Java经典设计模式（1）：五大创建型模式（附实例和详解）

一、概况

总体来说设计模式分为三大类：

（1）创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

（2）结构型模式，共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

（3）行为型模式，共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

二、设计模式的六大原则

1、开闭原则（Open Close Principle）

开闭原则就是说对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。

2、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）

其官方描述比较抽象，可自行百度。实际上可以这样理解：（1）子类的能力必须大于等于父类，即父类可以使用的方法，子类都可以使用。（2）返回值也是同样的道理。假设一个父类方法返回一个List，子类返回一个ArrayList，这当然可以。如果父类方法返回一个ArrayList，子类返回一个List，就说不通了。这里子类返回值的能力是比父类小的。（3）还有抛出异常的情况。任何子类方法可以声明抛出父类方法声明异常的子类。

而不能声明抛出父类没有声明的异常。

3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

这个是开闭原则的基础，具体内容：面向接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。

4、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思，从这儿我们看出，其实设计模式就是一个软件的设计思想，从大型软件架构出发，为了升级和维护方便。所以上文中多次出现：降低依赖，降低耦合。

5、迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）

为什么叫最少知道原则，就是说：一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。

6、合成复用原则（Composite Reuse Principle）

原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

三、创建型模式

创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

3.1、工厂方法模式

工厂方法模式分为三种：普通工厂模式、多个工厂方法模式和静态工厂方法模式。

3.1.1、普通工厂模式

普通工厂模式就是建立一个工厂类，对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。

package com.mode.create;
public interface MyInterface {

public void print();

}

package com.mode.create;
public class MyClassOne implements MyInterface {

@Override

public void print() {

System.out.println("MyClassOne");

}

}

package com.mode.create;
public class MyClassTwo implements MyInterface {

@Override

public void print() {

System.out.println("MyClassTwo");

}

}

package com.mode.create;
public class MyFactory {

public MyInterface produce(String type) {

if ("One".equals(type)) {

return new MyClassOne();

} else if ("Two".equals(type)) {

return new MyClassTwo();

} else {

System.out.println("没有要找的类型");

return null;

}

}

}

package com.mode.create;
public class FactoryTest {

public static void main(String[] args){

MyFactory factory = new MyFactory();

MyInterface myi = factory.produce("One");

myi.print();

}

}

再回头来理解这句话：普通工厂模式就是建立一个工厂类，对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。

3.1.2、多个工厂方法模式

多个工厂方法模式，是对普通工厂方法模式的改进，多个工厂方法模式就是提供多个工厂方法，分别创建对象。

直接看代码吧，我们修改MyFactory和FactoryTest如下：

package com.mode.create;
public class MyFactory {

public MyInterface produceOne() {

return new MyClassOne();

}
<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-smi">MyInterface</span> <span class="pl-en">produceTwo</span>() {
    <span class="pl-k">return</span> <span class="pl-k">new</span> <span class="pl-smi">MyClassTwo</span>();
}

}

package com.mode.create;
public class FactoryTest {

public static void main(String[] args){

MyFactory factory = new MyFactory();

MyInterface myi = factory.produceOne();

myi.print();

}

}

再回头来理解这句话：多个工厂方法模式，是对普通工厂方法模式的改进，多个工厂方法模式就是提供多个工厂方法，分别创建对象。

3.1.3、静态工厂方法模式

静态工厂方法模式，将上面的多个工厂方法模式里的方法置为静态的，不需要创建实例，直接调用即可。

直接看代码吧，我们修改MyFactory和FactoryTest如下：

package com.mode.create;
public class MyFactory {

public static MyInterface produceOne() {

return new MyClassOne();

}
<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-k">static</span> <span class="pl-smi">MyInterface</span> <span class="pl-en">produceTwo</span>() {
    <span class="pl-k">return</span> <span class="pl-k">new</span> <span class="pl-smi">MyClassTwo</span>();
}

}

package com.mode.create;
public class FactoryTest {

public static void main(String[] args){

MyInterface myi = MyFactory.produceOne();

myi.print();

}

}

再回顾：静态工厂方法模式，将上面的多个工厂方法模式里的方法置为静态的，不需要创建实例，直接调用即可。

3.2、抽象工厂模式

工厂方法模式有一个问题就是，类的创建依赖工厂类，也就是说，如果想要拓展程序，必须对工厂类进行修改，这违背了闭包原则。

为解决这个问题，我们来看看抽象工厂模式：创建多个工厂类，这样一旦需要增加新的功能，直接增加新的工厂类就可以了，不需要修改之前的代码。

这样就符合闭包原则了。

下面来看看代码：

MyInterface、MyClassOne、MyClassTwo不变。

新增如下接口和类：

package com.mode.create;
public interface Provider {

public MyInterface produce();

}

package com.mode.create;
public class MyFactoryOne implements Provider {

@Override

public MyInterface produce() {

return new MyClassOne();

}

}

package com.mode.create;
public class MyFactoryTwo implements Provider {

@Override

public MyInterface produce() {

return new MyClassTwo();

}

}

修改测试类FactoryTest如下：

package com.mode.create;
public class FactoryTest {

public static void main(String[] args){

Provider provider = new MyFactoryOne();

MyInterface myi = provider.produce();

myi.print();

}

再回顾：抽象工厂模式就是创建多个工厂类，这样一旦需要增加新的功能，直接增加新的工厂类就可以了，不需要修改之前的代码。

3.3、单例模式

单例模式，不需要过多的解释。

直接看代码吧：

package test;
public class MyObject {

private static MyObject myObject;
<span class="pl-k">private</span> <span class="pl-en">MyObject</span>() {
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-k">static</span> <span class="pl-smi">MyObject</span> <span class="pl-en">getInstance</span>() {
    <span class="pl-k">if</span> (myObject <span class="pl-k">!=</span> <span class="pl-c1">null</span>) {
    } <span class="pl-k">else</span> {
        myObject <span class="pl-k">=</span> <span class="pl-k">new</span> <span class="pl-smi">MyObject</span>();
    }
    <span class="pl-k">return</span> myObject;
}

}

但是这样会引发多线程问题，详细解说可以看《Java多线程编程核心技术》书中的第六章。博主之前推荐过这本书，里面有电子完整版下载地址：http://blog.csdn.net/u013142781/article/details/50805655

3.4、建造者模式

建造者模式：是将一个复杂的对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

字面看来非常抽象，实际上它也十分抽象！！！！

建造者模式通常包括下面几个角色：

（1）Builder：给出一个抽象接口，以规范产品对象的各个组成成分的建造。这个接口规定要实现复杂对象的哪些部分的创建，并不涉及具体的对象部件的创建。

（2）ConcreteBuilder：实现Builder接口，针对不同的商业逻辑，具体化复杂对象的各部分的创建。在建造过程完成后，提供产品的实例。

（3）Director：调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分，在指导者中不涉及具体产品的信息，只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建。

（4）Product：要创建的复杂对象。

在游戏开发中建造小人是经常的事了，要求是：小人必须包括头，身体和脚。

下面我们看看如下代码：

Product（要创建的复杂对象。）：

package com.mode.create;
public class Person {
<span class="pl-k">private</span> <span class="pl-smi">String</span> head;
<span class="pl-k">private</span> <span class="pl-smi">String</span> body;
<span class="pl-k">private</span> <span class="pl-smi">String</span> foot;

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-smi">String</span> <span class="pl-en">getHead</span>() {
    <span class="pl-k">return</span> head;
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-k">void</span> <span class="pl-en">setHead</span>(<span class="pl-smi">String</span> <span class="pl-v">head</span>) {
    <span class="pl-v">this</span><span class="pl-k">.</span>head <span class="pl-k">=</span> head;
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-smi">String</span> <span class="pl-en">getBody</span>() {
    <span class="pl-k">return</span> body;
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-k">void</span> <span class="pl-en">setBody</span>(<span class="pl-smi">String</span> <span class="pl-v">body</span>) {
    <span class="pl-v">this</span><span class="pl-k">.</span>body <span class="pl-k">=</span> body;
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-smi">String</span> <span class="pl-en">getFoot</span>() {
    <span class="pl-k">return</span> foot;
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-k">void</span> <span class="pl-en">setFoot</span>(<span class="pl-smi">String</span> <span class="pl-v">foot</span>) {
    <span class="pl-v">this</span><span class="pl-k">.</span>foot <span class="pl-k">=</span> foot;
}

}

Builder（给出一个抽象接口，以规范产品对象的各个组成成分的建造。这个接口规定要实现复杂对象的哪些部分的创建，并不涉及具体的对象部件的创建。）：

package com.mode.create;
public interface PersonBuilder {

void buildHead();

void buildBody();

void buildFoot();

Person buildPerson();

}

ConcreteBuilder（实现Builder接口，针对不同的商业逻辑，具体化复杂对象的各部分的创建。在建造过程完成后，提供产品的实例。）：

package com.mode.create;
public class ManBuilder implements PersonBuilder {

Person person;
<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-en">ManBuilder</span>() {
    person <span class="pl-k">=</span> <span class="pl-k">new</span> <span class="pl-smi">Person</span>();
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-k">void</span> <span class="pl-en">buildBody</span>() {
    person<span class="pl-k">.</span>setBody(<span class="pl-s"><span class="pl-pds">"</span>建造男人的身体<span class="pl-pds">"</span></span>);
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-k">void</span> <span class="pl-en">buildFoot</span>() {
    person<span class="pl-k">.</span>setFoot(<span class="pl-s"><span class="pl-pds">"</span>建造男人的脚<span class="pl-pds">"</span></span>);
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-k">void</span> <span class="pl-en">buildHead</span>() {
    person<span class="pl-k">.</span>setHead(<span class="pl-s"><span class="pl-pds">"</span>建造男人的头<span class="pl-pds">"</span></span>);
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-smi">Person</span> <span class="pl-en">buildPerson</span>() {
    <span class="pl-k">return</span> person;
}

}

Director（调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分，在指导者中不涉及具体产品的信息，只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建。）：

package com.mode.create;
public class PersonDirector {

public Person constructPerson(PersonBuilder pb) {

pb.buildHead();

pb.buildBody();

pb.buildFoot();

return pb.buildPerson();

}

}

测试类：

package com.mode.create;
public class Test {

public static void main(String[] args) {

PersonDirector pd = new PersonDirector();

Person person = pd.constructPerson(new ManBuilder());

System.out.println(person.getBody());

System.out.println(person.getFoot());

System.out.println(person.getHead());

}

}

回顾：建造者模式：是将一个复杂的对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

3.5、原型模式

该模式的思想就是将一个对象作为原型，对其进行复制、克隆，产生一个和原对象类似的新对象。

说道复制对象，我将结合对象的浅复制和深复制来说一下，首先需要了解对象深、浅复制的概念：

浅复制：将一个对象复制后，基本数据类型的变量都会重新创建，而引用类型，指向的还是原对象所指向的。

深复制：将一个对象复制后，不论是基本数据类型还有引用类型，都是重新创建的。简单来说，就是深复制进行了完全彻底的复制，而浅复制不彻底。

写一个深浅复制的例子：

package com.mode.create;
import java.io.ByteArrayInputStream;

import java.io.ByteArrayOutputStream;

import java.io.IOException;

import java.io.ObjectInputStream;

import java.io.ObjectOutputStream;

import java.io.Serializable;
public class Prototype implements Cloneable, Serializable {

private static final long serialVersionUID = 1L;
<span class="pl-k">private</span> <span class="pl-k">int</span> base;

<span class="pl-k">private</span> <span class="pl-smi">Integer</span> obj;

 <span class="pl-c">/* 浅复制 */</span>  
<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-smi">Object</span> <span class="pl-en">clone</span>() <span class="pl-k">throws</span> <span class="pl-smi">CloneNotSupportedException</span> {
    <span class="pl-c">// 因为Cloneable接口是个空接口，你可以任意定义实现类的方法名</span>
    <span class="pl-c">// 如cloneA或者cloneB，因为此处的重点是super.clone()这句话</span>
    <span class="pl-c">// super.clone()调用的是Object的clone()方法</span>
    <span class="pl-c">// 而在Object类中，clone()是native（本地方法）的</span>
    <span class="pl-smi">Prototype</span> proto <span class="pl-k">=</span> (<span class="pl-smi">Prototype</span>) <span class="pl-v">super</span><span class="pl-k">.</span>clone();
    <span class="pl-k">return</span> proto;
}

<span class="pl-c">/* 深复制 */</span>
<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-smi">Object</span> <span class="pl-en">deepClone</span>() <span class="pl-k">throws</span> <span class="pl-smi">IOException</span>, <span class="pl-smi">ClassNotFoundException</span> {

    <span class="pl-c">/* 写入当前对象的二进制流 */</span>
    <span class="pl-smi">ByteArrayOutputStream</span> bos <span class="pl-k">=</span> <span class="pl-k">new</span> <span class="pl-smi">ByteArrayOutputStream</span>();
    <span class="pl-smi">ObjectOutputStream</span> oos <span class="pl-k">=</span> <span class="pl-k">new</span> <span class="pl-smi">ObjectOutputStream</span>(bos);
    oos<span class="pl-k">.</span>writeObject(<span class="pl-v">this</span>);

    <span class="pl-c">/* 读出二进制流产生的新对象 */</span>
    <span class="pl-smi">ByteArrayInputStream</span> bis <span class="pl-k">=</span> <span class="pl-k">new</span> <span class="pl-smi">ByteArrayInputStream</span>(bos<span class="pl-k">.</span>toByteArray());
    <span class="pl-smi">ObjectInputStream</span> ois <span class="pl-k">=</span> <span class="pl-k">new</span> <span class="pl-smi">ObjectInputStream</span>(bis);
    <span class="pl-k">return</span> ois<span class="pl-k">.</span>readObject();
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-k">int</span> <span class="pl-en">getBase</span>() {
    <span class="pl-k">return</span> base;
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-k">void</span> <span class="pl-en">setBase</span>(<span class="pl-k">int</span> <span class="pl-v">base</span>) {
    <span class="pl-v">this</span><span class="pl-k">.</span>base <span class="pl-k">=</span> base;
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-smi">Integer</span> <span class="pl-en">getObj</span>() {
    <span class="pl-k">return</span> obj;
}

<span class="pl-k">public</span> <span class="pl-k">void</span> <span class="pl-en">setObj</span>(<span class="pl-smi">Integer</span> <span class="pl-v">obj</span>) {
    <span class="pl-v">this</span><span class="pl-k">.</span>obj <span class="pl-k">=</span> obj;
}

}

测试类：

package com.mode.create;
import java.io.IOException;
public class Test {

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException,

ClassNotFoundException, IOException {

Prototype prototype = new Prototype();

prototype.setBase(1);

prototype.setObj(new Integer(2));

/* 浅复制 */

Prototype prototype1 = (Prototype) prototype.clone();

/* 深复制 */

Prototype prototype2 = (Prototype) prototype.deepClone();

System.out.println(prototype1.getObj()==prototype1.getObj());

System.out.println(prototype1.getObj()==prototype2.getObj());

}

}

原文：http://blog.csdn.net/u013142781/article/details/50816245

Java经典设计模式（1）：五大创建型模式（附实例和详解）

一、概况

总体来说设计模式分为三大类：

二、设计模式的六大原则

1、开闭原则（Open Close Principle）

2、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）

3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

4、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

5、迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）

6、合成复用原则（Composite Reuse Principle）

三、创建型模式

3.1、工厂方法模式

3.1.1、普通工厂模式

3.1.2、多个工厂方法模式

3.1.3、静态工厂方法模式

3.2、抽象工厂模式

3.3、单例模式

3.4、建造者模式

3.5、原型模式

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