JAVA设计模式-创建型模式

一、单例模式（singleton pattern）

1、概念

单例模式的定义就是确保某一个类只有一个实例，并且提供一个全局访问点。属于设计模式三大类中的创建型模式。

单例模式具有典型的三个特点：

只有一个实例。
自我实例化。
提供全局访问点。

其UML结构图非常简单，就只有一个类，如下图：

优点：由于单例模式只生成了一个实例，所以能够节约系统资源，减少性能开销，提高系统效率，同时也能够严格控制客户对它的访问。

缺点：也正是因为系统中只有一个实例，这样就导致了单例类的职责过重，违背了“单一职责原则”，同时也没有抽象类，这样扩展起来有一定的困难。

2、实现

常见的单例模式实现方式有五种：

饿汉式
懒汉式
双重检测锁式
静态内部类式
枚举单例

2.1、饿汉式：

package com.example;

public class singleton_test {
    private static singleton_test instance = new singleton_test();
    private singleton_test(){ }
    public static singleton_test getInstance() {
        return instance;
    }
}

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：否

实现难度：易

优点：没有加锁，执行效率会提高。
缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
它基于 classloader 机制避免了多线程的同步问题，不过，instance 在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法，但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。

2.2、懒汉式：

package com.example;
public class singleto_test2 {
    private static singleto_test2 Instance=null;
    private singleto_test2(){}
    public static singleto_test2 getInstance() {
        if (Instance==null){
            Instance=new singleto_test2();
        }
        return Instance;
    }
}

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：否

实现难度：易

描述：这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。由于该模式是在运行时加载对象的，所以加载类比较快，但是对象的获取速度相对较慢，且线程不安全。如果想要线程安全的话可以加上synchronized关键字，但是这样会付出惨重的效率代价。

线程不安全测试

//singleto_test2.java
package com.example;
public class singleto_test2 {
    private static singleto_test2 Instance = null;
    private singleto_test2() { }
    public static singleto_test2 getInstance()  {
        if (Instance==null) {
            try {
                Thread.sleep(50);
                Instance=new singleto_test2();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return Instance;
    }
}

//test.java
package com.example;
public class test {
    public static void main(String[] args)  {

        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            Thread test = new Thread(new MyThread());
            test.start();
        }
    }
}
class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        singleto_test2 instance = singleto_test2.getInstance();
        System.out.println(instance);
    }
}

运行结果如图所示：

2.3、懒汉式，线程安全

package com.example;
public class singleto_test2 {
    private static singleto_test2 Instance=null;
    private singleto_test2(){}
    public static synchronized singleto_test2 getInstance() {
        if (Instance==null){
            Instance=new singleto_test2();
        }
        return Instance;
    }
}

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。
优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。
缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。
getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。

2.4、懒汉式（双重同步锁）:

package com.example;

public class singleto_test2 {
    private static volatile singleto_test2 Instance = null;
    private singleto_test2() { }
    public static singleto_test2 getInstance()  {
        if (Instance==null) {
            synchronized(singleto_test2.class){
                if (Instance==null){
                    Instance=new singleto_test2();
                }
            }
        }
        return Instance;
    }
}

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：较复杂

描述：这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。
getInstance() 的性能对应用程序很关键。

2.5、登记式/静态内部类

package com.example;
public class singleton_test3 {
    private static class SingletonHolder {
        private static final singleton_test3 INSTANCE = new singleton_test3();
    }
    private singleton_test3 (){}
    public static final singleton_test3 getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：一般

描述：这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。

对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。
这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，它跟第 1种方式不同的是：第 1 种方式只要 Singleton 类被装载了，那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 效果），而这种方式是 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，另外一方面，又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第 1 种方式就显得很合理。

2.6、enum

package com.example;
public enum singleton_test4 {
    INSTANCE;
    public static singleton_test4 getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

是否 Lazy 初始化：否

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种实现方式还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。
这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。不过，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，也很少用。
不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。

3、场景

网站计数器。
项目中用于读取配置文件的类。
数据库连接池。因为数据库连接池是一种数据库资源。
Spring中，每个Bean默认都是单例的，这样便于Spring容器进行管理。
Servlet中`Applicatio
Windows中任务管理器，回收站。

4、深度研究序列化问题

修改第一个恶汉模式的代码如图所示

package com.example;
import java.io.Serializable;
public class singleton_test implements Serializable {
    ...
}

测试代码

package com.example;
import java.io.*;
public class test {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        singleton_test instance = singleton_test.getInstance();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("text.txt"));
        oos.writeObject(instance);
        File file = new File("text.txt");
        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
        singleton_test newInstance = (singleton_test) ois.readObject();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(newInstance);
    }
}

结果如图所示：

反序列化的结果显示与原对象不同

我们进入源码查看

可以看到最后读取的时候是new了一个对象出来

同时enum可以完美的解决这个问题。

package com.example;


import java.io.*;

public enum singleton_test4 {
    INSTANCE;
    public static singleton_test4 getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        singleton_test4 instance = singleton_test4.getInstance();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("text.txt"));
        oos.writeObject(instance);
        File file = new File("text.txt");
        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
        singleton_test4 newInstance = (singleton_test4) ois.readObject();
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(newInstance.hashCode());
    }
}

结果输出为

/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_192.jdk/Contents/Home/bin/java -javaagent:/Appl...
1360875712
1360875712

Process finished with exit code 0

5、深度研究反射问题

package com.example;

import java.io.*;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public class test {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        singleton_test s=singleton_test.getInstance();
        singleton_test sUsual=singleton_test.getInstance();
        Constructor<singleton_test> constructor=singleton_test.class.getDeclaredConstructor();
        constructor.setAccessible(true);
        singleton_test sReflection=constructor.newInstance();
        System.out.println(s+"\n"+sUsual+"\n"+sReflection);
        System.out.println("正常情况下，实例化两个实例是否相同："+(s==sUsual));
        System.out.println("通过反射攻击单例模式情况下，实例化两个实例是否相同："+(s==sReflection));
    }
}

使用枚举的示例构造

发生了报错

原因是Enum并没有无参构造

public abstract class Enum<E extends Enum<E>>
        implements Comparable<E>, Serializable {
        private final String name;
        public final String name() {
            return name;
        }
        private final int ordinal;
        public final int ordinal() {
            return ordinal;
        }
        protected Enum(String name, int ordinal) {
            this.name = name;
            this.ordinal = ordinal;
        }
        ...

我们构造父类构造器

package com.example;

import java.io.*;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public class test {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        singleton_test4 s=singleton_test4.getInstance();
        singleton_test4 sUsual=singleton_test4.getInstance();
//        Constructor<singleton_test4> constructor=singleton_test4.class.getDeclaredConstructor();
        Constructor<singleton_test4> constructor= null;
        constructor = singleton_test4.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);//其父类的构造器
        constructor.setAccessible(true);
        singleton_test4 sReflection=constructor.newInstance();
        System.out.println(s+"\n"+sUsual+"\n"+sReflection);
        System.out.println("正常情况下，实例化两个实例是否相同："+(s==sUsual));
        System.out.println("通过反射攻击单例模式情况下，实例化两个实例是否相同："+(s==sReflection));
    }
}

依旧发生了报错

请看黄颜色标注的第12行源码，说明反射在通过newInstance创建对象时，会检查该类是否ENUM修饰，如果是则抛出异常，反射失败。

二、工厂模式（Factory pattern)

1、概念

Java 中最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

意图：定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。

主要解决：主要解决接口选择的问题。

优点：

一个调用者想创建一个对象，只要知道其名称就可以了。
2、扩展性高，如果想增加一个产品，只要扩展一个工厂类就可以。
3、屏蔽产品的具体实现，调用者只关心产品的接口。

缺点：每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂，使得系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖。这并不是什么好事。

使用场景：

1、日志记录器：记录可能记录到本地硬盘、系统事件、远程服务器等，用户可以选择记录日志到什么地方。
2、数据库访问，当用户不知道最后系统采用哪一类数据库，以及数据库可能有变化时。
3、设计一个连接服务器的框架，需要三个协议，"POP3"、"IMAP"、"HTTP"，可以把这三个作为产品类，共同实现一个接口。

注意事项：作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过 new 就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。

2、实现

我们将创建一个 Shape 接口和实现 Shape 接口的实体类。

下一步是定义工厂类 ShapeFactory。

FactoryPatternDemo 类使用 ShapeFactory 来获取 Shape 对象。它将向 ShapeFactory 传递信息（CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE），以便获取它所需对象的类型。

定义一个接口

//Shape.java
public interface Shape {
   void draw();
}

定义实现接口的实体类

public class Rectangle implements Shape {
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

创建一个工厂

//ShapeFactory.java
public class ShapeFactory {
   //使用 getShape 方法获取形状类型的对象
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
}

通过该工厂，获取实体对象

public class FactoryPatternDemo {
 
   public static void main(String[] args) {
      ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();
 
      //获取 Circle 的对象，并调用它的 draw 方法
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
 
      //调用 Circle 的 draw 方法
      shape1.draw();
 
      //获取 Rectangle 的对象，并调用它的 draw 方法
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
 
      //调用 Rectangle 的 draw 方法
      shape2.draw();
 
      //获取 Square 的对象，并调用它的 draw 方法
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
 
      //调用 Square 的 draw 方法
      shape3.draw();
   }
}

结果输出

Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.

三、抽象工厂模式

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

1、概念

意图：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

主要解决：主要解决接口选择的问题。

何时使用：系统的产品有多于一个的产品族，而系统只消费其中某一族的产品。

如何解决：在一个产品族里面，定义多个产品。

关键代码：在一个工厂里聚合多个同类产品。

优点：当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。

缺点：产品族扩展非常困难，要增加一个系列的某一产品，既要在抽象的 Creator 里加代码，又要在具体的里面加代码。

使用场景： 1、QQ 换皮肤，一整套一起换。 2、生成不同操作系统的程序。

注意事项：产品族难扩展，产品等级易扩展。

2、实现

定义2个接口

//Shape.java
public interface Shape {
   void draw();
}

//Color.java
public interface Color {
   void fill();
}

定义实现接口的实体类

public class Rectangle implements Shape {
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

//Red.java
public class Red implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Red::fill() method.");
   }
}

//Green.java
public class Green implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Green::fill() method.");
   }
}

//Blue.java
public class Blue implements Color {
 
   @Override
   public void fill() {
      System.out.println("Inside Blue::fill() method.");
   }
}

创建抽象工厂

public abstract class AbstractFactory {
   public abstract Color getColor(String color);
   public abstract Shape getShape(String shape) ;
}

创建扩展了 AbstractFactory 的工厂类，基于给定的信息生成实体类的对象。

//ShapeFactory.java
public class ShapeFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      return null;
   }
}

//ColorFactory.java
public class ColorFactory extends AbstractFactory {
    
   @Override
   public Shape getShape(String shapeType){
      return null;
   }
   
   @Override
   public Color getColor(String color) {
      if(color == null){
         return null;
      }        
      if(color.equalsIgnoreCase("RED")){
         return new Red();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("GREEN")){
         return new Green();
      } else if(color.equalsIgnoreCase("BLUE")){
         return new Blue();
      }
      return null;
   }
}

创建一个工厂创造类,通过传递形状或颜色信息来获取工厂。

//FactoryProducer.java
public class FactoryProducer {
   public static AbstractFactory getFactory(String choice){
      if(choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")){
         return new ShapeFactory();
      } else if(choice.equalsIgnoreCase("COLOR")){
         return new ColorFactory();
      }
      return null;
   }
}

测试

//AbstractFactoryPatternDemo.java
public class AbstractFactoryPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      //获取形状工厂
      AbstractFactory shapeFactory = FactoryProducer.getFactory("SHAPE");
 
      //获取形状为 Circle 的对象
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
 
      //调用 Circle 的 draw 方法
      shape1.draw();
 
      //获取形状为 Rectangle 的对象
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
 
      //调用 Rectangle 的 draw 方法
      shape2.draw();
      
      //获取形状为 Square 的对象
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
 
      //调用 Square 的 draw 方法
      shape3.draw();
 
      //获取颜色工厂
      AbstractFactory colorFactory = FactoryProducer.getFactory("COLOR");
 
      //获取颜色为 Red 的对象
      Color color1 = colorFactory.getColor("RED");
 
      //调用 Red 的 fill 方法
      color1.fill();
 
      //获取颜色为 Green 的对象
      Color color2 = colorFactory.getColor("Green");
 
      //调用 Green 的 fill 方法
      color2.fill();
 
      //获取颜色为 Blue 的对象
      Color color3 = colorFactory.getColor("BLUE");
 
      //调用 Blue 的 fill 方法
      color3.fill();
   }
}

Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.
Inside Red::fill() method.
Inside Green::fill() method.
Inside Blue::fill() method.

四、建造者模式

1、概念

使用多个简单的对象一步一步构造一个复杂的对象。这种类型属于创建型模式

应用实例:

去肯德基，汉堡、可乐、薯条、炸鸡翅等是不变的，而其组合是经常变化的，生成出所谓的"套餐"。
JAVA 中的 StringBuilder。

优点：

建造者独立，易扩展。
便于控制细节风险。

缺点：

产品必须有共同点，范围有限制。
如内部变化复杂，会有很多的建造类。

使用场景：

需要生成的对象具有复杂的内部结构。
需要生成的对象内部属性本身相互依赖。

注意事项：与工厂模式的区别是：建造者模式更加关注与零件装配的顺序。

2、实现

我们假设一个快餐店的商业案例，其中，一个典型的套餐可以是一个汉堡（Burger）和一杯冷饮（Cold drink）。汉堡（Burger）可以是素食汉堡（Veg Burger）或鸡肉汉堡（Chicken Burger），它们是包在纸盒中。冷饮（Cold drink）可以是可口可乐（coke）或百事可乐（pepsi），它们是装在瓶子中。

我们将创建一个表示食物条目（比如汉堡和冷饮）的 Item 接口和实现 Item 接口的实体类，以及一个表示食物包装的 Packing 接口和实现 Packing 接口的实体类，汉堡是包在纸盒中，冷饮是装在瓶子中。

然后我们创建一个 Meal 类，带有 Item 的 ArrayList 和一个通过结合 Item 来创建不同类型的 Meal 对象的 MealBuilder。BuilderPatternDemo 类使用 MealBuilder 来创建一个 Meal。

定义一个食物的item接口以及包装packing接口

//Item.java
public interface Item {
   public String name();
   public Packing packing();
   public float price();    
}

//Packing.java
public interface Packing {
   public String pack();
}

实现接口的类

public class Wrapper implements Packing {
   @Override
   public String pack() {
      return "Wrapper";
   }
}

public class Bottle implements Packing {
 
   @Override
   public String pack() {
      return "Bottle";
   }
}

创建实现ITEM的抽象类

public abstract class Burger implements Item {
 
   @Override
   public Packing packing() {
      return new Wrapper();
   }
 
   @Override
   public abstract float price();
}

public abstract class ColdDrink implements Item {
 
    @Override
    public Packing packing() {
       return new Bottle();
    }
 
    @Override
    public abstract float price();
}

创建实体类

public class VegBurger extends Burger {
 
   @Override
   public float price() {
      return 25.0f;
   }
 
   @Override
   public String name() {
      return "Veg Burger";
   }
}

//ChickenBurger.java
public class ChickenBurger extends Burger {
 
   @Override
   public float price() {
      return 50.5f;
   }
 
   @Override
   public String name() {
      return "Chicken Burger";
   }
}

//Coke.java
public class Coke extends ColdDrink {
 
   @Override
   public float price() {
      return 30.0f;
   }
 
   @Override
   public String name() {
      return "Coke";
   }
}

//Pepsi.java
public class Pepsi extends ColdDrink {
 
   @Override
   public float price() {
      return 35.0f;
   }
 
   @Override
   public String name() {
      return "Pepsi";
   }
}

创建一个 Meal 类，带有上面定义的 Item 对象。

//Meal.java
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class Meal {
   private List<Item> items = new ArrayList<Item>();    
 
   public void addItem(Item item){
      items.add(item);
   }
 
   public float getCost(){
      float cost = 0.0f;
      for (Item item : items) {
         cost += item.price();
      }        
      return cost;
   }
 
   public void showItems(){
      for (Item item : items) {
         System.out.print("Item : "+item.name());
         System.out.print(", Packing : "+item.packing().pack());
         System.out.println(", Price : "+item.price());
      }        
   }    
}

创建一个 MealBuilder 类，实际的 builder 类负责创建 Meal 对象。

public class MealBuilder {
 
   public Meal prepareVegMeal (){
      Meal meal = new Meal();
      meal.addItem(new VegBurger());
      meal.addItem(new Coke());
      return meal;
   }   
 
   public Meal prepareNonVegMeal (){
      Meal meal = new Meal();
      meal.addItem(new ChickenBurger());
      meal.addItem(new Pepsi());
      return meal;
   }
}

构造测试

public class BuilderPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      MealBuilder mealBuilder = new MealBuilder();
 
      Meal vegMeal = mealBuilder.prepareVegMeal();
      System.out.println("Veg Meal");
      vegMeal.showItems();
      System.out.println("Total Cost: " +vegMeal.getCost());
 
      Meal nonVegMeal = mealBuilder.prepareNonVegMeal();
      System.out.println("\n\nNon-Veg Meal");
      nonVegMeal.showItems();
      System.out.println("Total Cost: " +nonVegMeal.getCost());
   }
}

输出

Veg Meal
Item : Veg Burger, Packing : Wrapper, Price : 25.0
Item : Coke, Packing : Bottle, Price : 30.0
Total Cost: 55.0


Non-Veg Meal
Item : Chicken Burger, Packing : Wrapper, Price : 50.5
Item : Pepsi, Packing : Bottle, Price : 35.0
Total Cost: 85.5

五、原型模式

1、概念

原型模式（Prototype Pattern）是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用

意图：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

优点：

性能提高。
逃避构造函数的约束。

缺点：

配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。
必须实现 Cloneable 接口。

使用场景：

资源优化场景。
类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。
性能和安全要求的场景。
通过 new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。
一个对象多个修改者的场景。
一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。
在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone 的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。原型模式已经与 Java 融为浑然一体，大家可以随手拿来使用。

注意事项：与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是，原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的。浅拷贝实现 Cloneable，重写，深拷贝是通过实现 Serializable 读取二进制流。

2、实现

创建一个实现了 Cloneable 接口的抽象类。

//Shape.java
public abstract class Shape implements Cloneable {
   
   private String id;
   protected String type;
   
   abstract void draw();
   
   public String getType(){
      return type;
   }
   
   public String getId() {
      return id;
   }
   
   public void setId(String id) {
      this.id = id;
   }
   
   public Object clone() {
      Object clone = null;
      try {
         clone = super.clone();
      } catch (CloneNotSupportedException e) {
         e.printStackTrace();
      }
      return clone;
   }
}

创建扩展了上面抽象类的实体类。

//Rectangle.java
public class Rectangle extends Shape {
 
   public Rectangle(){
     type = "Rectangle";
   }
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

//Square.java
public class Square extends Shape {
 
   public Square(){
     type = "Square";
   }
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

//Circle.java
public class Circle extends Shape {
 
   public Circle(){
     type = "Circle";
   }
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

创建一个类，从数据库获取实体类，并把它们存储在一个 Hashtable 中。

//ShapeCache.java
import java.util.Hashtable;
 
public class ShapeCache {
    
   private static Hashtable<String, Shape> shapeMap 
      = new Hashtable<String, Shape>();
 
   public static Shape getShape(String shapeId) {
      Shape cachedShape = shapeMap.get(shapeId);
      return (Shape) cachedShape.clone();
   }
 
   // 对每种形状都运行数据库查询，并创建该形状
   // shapeMap.put(shapeKey, shape);
   // 例如，我们要添加三种形状
   public static void loadCache() {
      Circle circle = new Circle();
      circle.setId("1");
      shapeMap.put(circle.getId(),circle);
 
      Square square = new Square();
      square.setId("2");
      shapeMap.put(square.getId(),square);
 
      Rectangle rectangle = new Rectangle();
      rectangle.setId("3");
      shapeMap.put(rectangle.getId(),rectangle);
   }
}

PrototypePatternDemo 使用 ShapeCache 类来获取存储在 Hashtable 中的形状的克隆.

//PrototypePatternDemo.java
public class PrototypePatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      ShapeCache.loadCache();
 
      Shape clonedShape = (Shape) ShapeCache.getShape("1");
      System.out.println("Shape : " + clonedShape.getType());        
 
      Shape clonedShape2 = (Shape) ShapeCache.getShape("2");
      System.out.println("Shape : " + clonedShape2.getType());        
 
      Shape clonedShape3 = (Shape) ShapeCache.getShape("3");
      System.out.println("Shape : " + clonedShape3.getType());        
   }
}

输出结果

Shape : Circle
Shape : Square
Shape : Rectangle

posted @ 2020-12-25 00:40 xine 阅读(132) 评论(0) 编辑收藏举报

会员力量，点亮园子希望

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星雪亭

JAVA设计模式-创建型模式

一、单例模式（singleton pattern）

1、概念

2、实现

2.1、饿汉式：

2.2、懒汉式：

2.3、懒汉式，线程安全

2.4、懒汉式（双重同步锁）:

2.5、登记式/静态内部类

2.6、enum

3、场景

4、深度研究序列化问题

5、深度研究反射问题

二、工厂模式（Factory pattern)

1、概念

2、实现

三、抽象工厂模式

1、概念

2、实现

四、建造者模式

1、概念

2、实现

五、原型模式

1、概念

2、实现

公告