创建型设计模式
争对
对象/类创建时的优化
工厂方法模式（了解）
通过定义顶层抽象工厂类，通过继承的方式，针对于每一个产品都提供一个工厂类用于创建。
情况：只适用于简单对象，当我们需要生产许多个产品族的时候，这种模式就有点乏力了
创建对象不再使用传统的new，而是创建一个工厂类，作为all实体类创建对象的一个封装类。（避免了更改类名、构造方法时，需要修改大量的代码）
简单工厂模式：（不灵活，不建议）
不符合开闭原则。如果输入没有提前写好的水果则就需要再添加每个类里的代码
copy//水果抽象类
public abstract class Fruit {
private final String name;
public Fruit(String name){
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return name+"@"+hashCode(); //打印一下当前水果名称，还有对象的hashCode
}
}
//水果实体类
public class Apple extends Fruit{ //苹果，继承自水果
public Apple() {
super("苹果");
}
}
public class Orange extends Fruit{ //橘子，也是继承自水果
public Orange() {
super("橘子");
}
}
//水果工厂
public class FruitFactory {
/**
* 这里就直接来一个静态方法根据指定类型进行创建
* @param type 水果类型
* @return 对应的水果对象
*/
public static Fruit getFruit(String type) {
switch (type) {
case "苹果":
return new Apple();
case "橘子":
return new Orange();
default:
return null;
}
}
}
//主方法
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Fruit fruit = FruitFactory.getFruit("橘子"); //直接问工厂要，而不是我们自己去创建
System.out.println(fruit);
}
}
工厂方法模式：通过范型灵活实现
如果新增了水果类型，直接创建一个新的工厂类就行，不需要修改之前已经编写好的内容。
缺点：一种水果就有一种新的工厂类，太多工厂类了
copy//水果抽象类
public abstract class Fruit {
private final String name;
public Fruit(String name){
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return name+"@"+hashCode(); //打印一下当前水果名称，还有对象的hashCode
}
}
//水果工厂
public abstract class FruitFactory<T extends Fruit> { //将水果工厂抽象为抽象类，添加泛型T由子类指定水果类型
public abstract T getFruit(); //不同的水果工厂，通过此方法生产不同的水果
}
//Apple工厂
public class AppleFactory extends FruitFactory<Apple> { //苹果工厂，直接返回Apple，一步到位
@Override
public Apple getFruit() {
return new Apple();
}
}
//主方法
public class Main {
public static void main(String[] args) {
test(new AppleFactory()::getFruit); //比如我们现在要吃一个苹果，那么就直接通过苹果工厂来获取苹果
}
//此方法模拟吃掉一个水果
private static void test(Supplier<Fruit> supplier){
System.out.println(supplier.get()+" 被吃掉了，真好吃。");
}
}
抽象工厂模式
情况：适用于有一系列产品的公司。
缺点：容易违背开闭原则。一旦增加了一种产品，此时就必须去修改抽象工厂的接口，这样就涉及到抽象工厂类的以及所有子类的改变
举例：
实际上这些产品都是成族出现的，比如小米的产品线上有小米12，小米平板等，华为的产品线上也有华为手机、华为平板，但是如果按照我们之前工厂方法模式来进行设计，那就需要单独设计9个工厂来生产上面这些产品，显然这样就比较浪费时间的。
我们就可以使用抽象工厂模式，我们可以将多个产品，都放在一个工厂中进行生成，按不同的产品族进行划分，比如小米，那么我就可以安排一个小米工厂，而这个工厂里面就可以生产整条产品线上的内容，包括小米手机、小米平板、小米路由等。
copy//工厂抽象类
public abstract class AbstractFactory {
public abstract Phone getPhone();
public abstract Table getTable();
public abstract Router getRouter();
}
//工厂实现类
public class AbstractFactoryImpl extends AbstractFactory{
@Override
public Phone getPhone() {
return new ProductPhone();
}
@Override
public Table getTable() {
return new ProductTable();
}
@Override
public Router getRouter() {
return new ProductRouter();
}
}
//产品抽象类
public abstract class AbRouter{
public abstract Router getRouter();
}
...
//产品实体类
public class Router extends AbRouter{
@Override
public Router getRouter(){
return new Router();
}
}
建造者模式
当构造对象时参数较多，可以通过建造者模式使用链式方法创建对象，保证参数填写正确。
可以去看看StringBuilder的源码，有很多的框架都为我们提供了形如XXXBuilder的类型，我们一般也是使用这些类来创建我们需要的对象。
建造者模式创建对象其实和StringBuilder一样：实际上我们是通过建造者来不断配置参数或是内容，当我们配置完所有内容后，最后再进行对象的构建。
copypublic static void main(String[] args) {
StringBuilder builder = new StringBuilder(); //创建一个StringBuilder来逐步构建一个字符串
builder.append(666); //拼接一个数字
builder.append("老铁"); //拼接一个字符串
builder.insert(2, '?'); //在第三个位置插入一个字符
System.out.println(builder.toString()); //差不多成形了，最后转换为字符串
}
举例：
copy//实体类的编写
public class Student {
int id;
int age;
int grade;
String name;
String college;
String profession;
List<String> awards;
//一律使用建造者来创建，不对外直接开放
private Student(int id, int age, int grade, String name, String college, String profession, List<String> awards) {
this.id = id;
this.age = age;
this.grade = grade;
this.name = name;
this.college = college;
this.profession = profession;
this.awards = awards;
}
public static StudentBuilder builder(){ //通过builder方法直接获取建造者
return new StudentBuilder();
}
public static class StudentBuilder{ //这里就直接创建一个内部类
//Builder也需要将所有的参数都进行暂时保存，所以Student怎么定义的这里就怎么定义
int id;
int age;
int grade;
String name;
String college;
String profession;
List<String> awards;
public StudentBuilder id(int id){ //直接调用建造者对应的方法，为对应的属性赋值
this.id = id;
return this; //为了支持链式调用，这里直接返回建造者本身，下同
}
public StudentBuilder age(int age){
this.age = age;
return this;
}
...
public StudentBuilder awards(String... awards){
this.awards = Arrays.asList(awards);
return this;
}
public Student build(){ //最后我们只需要调用建造者提供的build方法即可根据我们的配置返回一个对象
return new Student(id, age, grade, name, college, profession, awards);
}
}
}
copy//主方法
public static void main(String[] args) {
Student student = Student.builder() //获取建造者
.id(1) //逐步配置各个参数
.age(18)
.grade(3)
.name("小明")
.awards("ICPC-ACM 区域赛 金牌", "LPL 2022春季赛 冠军")
.build(); //最后直接建造我们想要的对象
}
单例模式
单例模式：在计算机进程中，同一个类始终只会有一个对象来进行操作。
多例模式：在计算机进程中，对一个实体类创建一次对象就是对当个对象操作，若是创建多个对象则是分别对对应的对象操作。
单例模式的三种写法：
-
饿汉式单例（不建议）
在最开始就创建了对象（太饥渴了，一开始就需要对象）
copypublic class Singleton { private final static Singleton INSTANCE = new Singleton(); //用于引用全局唯一的单例对象，在一开始就创建好 private Singleton() {} //禁用了构造方法Singleton（）来创建对象。不允许随便new，需要对象直接找getInstance public static Singleton getInstance(){ //获取全局唯一的单例对象 return INSTANCE; } } -
加锁的懒汉式单例（不建议，没有第三种方法好）
懒汉：在要用的时候才创建对象。但又得防多线程就上了锁
copypublic class Singleton { private static volatile Singleton INSTANCE; //在一开始先不进行对象创建。volatile关键字是多线程的时候，这个变量更改了，别的线程可以立马检测到 private Singleton() {} //禁用了构造方法Singleton（）来创建对象。不允许随便new，需要对象直接找getInstance public static Singleton getInstance(){ if(INSTANCE == null) {//这层判断是便于第一次外访问时不用在走锁 synchronized (Singleton.class) {//加锁是为了防止多线程创建了多个对象 if(INSTANCE == null) INSTANCE = new Singleton(); //由于加了锁，所以当一个进程进来创建了对象，其他线程需要再判断一次有没有人已经创建了这个类对象，有就不创建了。内层还要进行一次检查，双重检查锁定 } } return INSTANCE; } } -
静态内部类的半懒、半饿式单例（建议）
静态内部类该开始不会加载，需要的时候才会加载，由于这个类一加载就会创建对象。
所以实现了懒汉的资源不滥用，饿汉的防止多线程
copypublic class Singleton { private Singleton() {}//禁用了构造方法Singleton（）来创建对象。不允许随便new，需要对象直接找getInstance private static class Holder { //由静态内部类持有单例对象，但是根据类加载特性，我们仅使用Singleton类时，不会对静态内部类进行初始化。一旦类初始化之后值将不会改变，有点饿汉式的味道。 private final static Singleton INSTANCE = new Singleton(); } public static Singleton getInstance(){ //只有真正使用内部类时，才会进行类初始化 return Holder.INSTANCE; //直接获取内部类中的 } }
原型模式
定义：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。（说白了就是复制）
- 浅拷贝：①对于类中基本数据类型，会直接复制值给拷贝对象；②对于引用类型（对象类型），只会复制对象的地址，而实际上指向的还是原来的那个对象，拷贝个基莫。
copypublic static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = a; //基本类型浅拷贝
System.out.println(a == b);//true
Object o = new Object();
Object k = o; //引用类型浅拷贝，拷贝的仅仅是对上面对象的引用
System.out.println(o == k);//true
}
- 深拷贝：无论是基本类型还是引用类型，深拷贝会将引用类型的所有内容，全部拷贝为一个新的对象，包括对象内部的所有成员变量，也会进行拷贝。
使用Cloneable接口提供的拷贝机制，来实现原型模式：操作完会发现Object的clone默认还是浅复制
copyprotected class Student implements Cloneable{ //注意需要实现Cloneable接口
...
//Cloneable中的方法，下面代码复制Object的clone源码
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException { //提升clone方法的访问权限
return super.clone();
}
}
//主方法
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Student student0 = new Student();
Student student1 = (Student) student0.clone();
System.out.println(student0);
System.out.println(student1);
//两个结果不同，就是地址不同
Student student0 = new Student("小明");
Student student1 = (Student) student0.clone();
System.out.println(student0.getName() == student1.getName());
//true
}
深拷贝：在student实现接口Cloneable后重写clone方法
copy@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException { //这里我们改进一下，针对成员变量也进行拷贝
Student student = (Student) super.clone();
student.name = new String(name);
return student; //成员拷贝完成后，再返回
}