创建型模式:单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。

一、单例设计模式

1.1 单例设计模式介绍

所谓类的单例设计模式,就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中,对某个类只能存在一个对象实例, 并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。

比如 Hibernate 的 SessionFactory,它充当数据存储源的代理,并负责创建 Session 对象。SessionFactory 并不是轻量级的,一般情况下,一个项目通常只需要一个 SessionFactory 就够,这是就会使用到单例模式。

1.2 单例设计模式八种方式

单例模式有八种方式:

1) 饿汉式(静态常量)

2) 饿汉式(静态代码块)

3) 懒汉式(线程不安全)

4) 懒汉式(线程安全,同步方法)

5) 懒汉式(线程安全,同步代码块)

6) 双重检查

7) 静态内部类

8) 枚举

1.3 饿汉式(静态常量)

饿汉式(静态常量)应用实例步骤如下:

  1. 构造器私有化 (防止 new )

  2. 类的内部创建对象

  3. 向外暴露一个静态的公共方法。getInstance

代码实现

https://github.com/VmythV/DesignPattern/blob/master/DP01Singleton/src/type1/SingletonTest01.java

Ø 优缺点说明:

  1. 优点:这种写法比较简单,就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。

  2. 缺点:在类装载的时候就完成实例化,没有达到 Lazy Loading 的效果。如果从始至终从未使用过这个实例,则会造成内存的浪费

  3. 这种方式基于 classloder 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,在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法, 但是导致类装载的原因有很多种,因此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 就没有达到 lazy loading 的效果

  4. 结论:这种单例模式可用,可能造成内存浪费

1.4 饿汉式(静态代码块)

代码实现

https://github.com/VmythV/DesignPattern/blob/master/DP01Singleton/src/type2/SingletonTest02.java

Ø 优缺点说明:

  1. 这种方式和上面的方式其实类似,只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中,也是在类装载的时候,就执行静态代码块中的代码,初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。
  2. 结论:这种单例模式可用,但是可能造成内存浪费

1.5 懒汉式(线程不安全)

代码实现

https://github.com/VmythV/DesignPattern/blob/master/DP01Singleton/src/type3/SingletonTest03.java

Ø 优缺点说明:

  1. 起到了 Lazy Loading 的效果,但是只能在单线程下使用。

  2. 如果在多线程下,一个线程进入了 if (singleton == null)判断语句块,还未来得及往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式

  3. 结论:在实际开发中,不要使用这种方式.

1.6 懒汉式(线程安全,同步方法)

代码实现

https://github.com/VmythV/DesignPattern/blob/master/DP01Singleton/src/type4/SingletonTest04.java

Ø 优缺点说明:

  1. 解决了线程安全问题

  2. 效率太低了,每个线程在想获得类的实例时候,执行 getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了,后面的想获得该类实例,直接 return 就行了。方法进行同步效率太低

  3. 结论:在实际开发中,不推荐使用这种方式

1.7 懒汉式(线程安全,同步代码块)

代码实现

https://github.com/VmythV/DesignPattern/blob/master/DP01Singleton/src/type5/SingletonTest05.java

不推荐使用

1.8 双重检查

代码实现

https://github.com/VmythV/DesignPattern/blob/master/DP01Singleton/src/type6/SingletonTest06.java

Ø 优缺点说明:

  1. Double-Check 概念是多线程开发中常使用到的,如代码中所示,我们进行了两次 if (singleton == null)检查,这样就可以保证线程安全了。

  2. 这样,实例化代码只用执行一次,后面再次访问时,判断 if (singleton == null),直接 return 实例化对象,也避免的反复进行方法同步.

  3. 线程安全;延迟加载;效率较高

  4. 结论:在实际开发中,推荐使用这种单例设计模式

1.9 静态内部类

代码实现

https://github.com/VmythV/DesignPattern/blob/master/DP01Singleton/src/type7/SingletonTest07.java

Ø 优缺点说明:

  1. 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。

  2. 静态内部类方式在 Singleton 类被装载时并不会立即实例化,而是在需要实例化时,调用 getInstance 方法,才会装载 SingletonInstance 类,从而完成 Singleton 的实例化。

  3. 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化,所以在这里,JVM 帮助我们保证了线程的安全性,在类进行初始化时,别的线程是无法进入的。

  4. 优点:避免了线程不安全,利用静态内部类特点实现延迟加载,效率高

  5. 结论:推荐使用.

1.10 枚举

代码实现

https://github.com/VmythV/DesignPattern/blob/master/DP01Singleton/src/type8/SingletonTest08.java

Ø 优缺点说明:

  1. 这借助 JDK1.5 中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题,而且还能防止反序列化重新创建新的对象。

  2. 这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式

  3. 结论:推荐使用

1.11 单例模式在 JDK 应用的源码分析

  1. 我们 JDK 中,java.lang.Runtime 就是经典的单例模式(饿汉式)

https://github.com/VmythV/DesignPattern/blob/master/DP01Singleton/src/test/JDKRuntime.java

1.12 单例模式注意事项和细节说明

  1. 单例模式保证了 系统内存中该类只存在一个对象,节省了系统资源,对于一些需要频繁创建销毁的对象,使用单例模式可以提高系统性能

  2. 当想实例化一个单例类的时候,必须要记住使用相应的获取对象的方法,而不是使用 new

  3. 单例模式使用的场景:需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即:重量级对象),但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session 工厂等)

二、工厂模式

2.1 工厂模式

2.1.1 看一个具体的需求

看一个披萨的项目:要便于披萨种类的扩展,要便于维护

  1. 披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)

  2. 披萨的制作有 prepare,bake, cut, box

  3. 完成披萨店订购功能。

2.1.2 使用传统的方式来完成

  1. 思路分析(类图)

编写 OrderPizza.java 去订购需要的各种 Pizza

  1. 代码实现

6.1.3 传统的方式的优缺点

  1. 优点是比较好理解,简单易操作。

2)缺点是违反了设计模式的 ocp 原则,即对扩展开放,对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候,尽量不修改代码,或者尽可能少修改代码.

3)比如我们这时要新增加一个 Pizza 的种类**(Pepper** 披萨**)**,我们需要做如下修改. 如果我们增加一个 Pizza 类,只要是订购 Pizza 的代码都需要修改.

  1. 改进的思路分析

分析:修改代码可以接受,但是如果我们在其它的地方也有创建 Pizza 的代码,就意味着,也需要修改,而创建 Pizza的代码,往往有多处。

思路:把创建 Pizza 对象封装到一个类中,这样我们有新的 Pizza 种类时,只需要修改该类就可,其它有创建到 Pizza对象的代码就不需要修改了.-> 简单工厂模式

6.1.4 基本介绍

  1. 简单工厂模式是属于创建型模式,是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式

  2. 简单工厂模式:定义了一个创建对象的类,由这个类来封装实例化对象的行为(代码)

  3. 在软件开发中,当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时,就会使用到工厂模式.

6.1.5 使用简单工厂模式

  1. 简单工厂模式的设计方案: 定义一个可以实例化 Pizaa 对象的类,封装创建对象的代码。

代码实现

2.2 工厂方法模式

2.2.1 看一个新的需求

披萨项目新的需求:客户在点披萨时,可以点不同口味的披萨,比如 北京的奶酪 pizza、北京的胡椒 pizza 或者是伦敦的奶酪 pizza、伦敦的胡椒 pizza。

2.2.2 思路 1

使用简单工厂模式,创建不同的简单工厂类,比如 BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory 等等.从当前这个案例来说,也是可以的,但是考虑到项目的规模,以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好

2.2.3 思路 2

使用工厂方法模式

6.2.4 工厂方法模式介绍

  1. 工厂方法模式设计方案:将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法,在不同的口味点餐子类中具体实现。

  2. 工厂方法模式:定义了一个创建对象的抽象方法,由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。

6.2.5 工厂方法模式应用案例

  1. 披萨项目新的需求:客户在点披萨时,可以点不同口味的披萨,比如 北京的奶酪 pizza、北京的胡椒 pizza 或者是伦敦的奶酪 pizza、伦敦的胡椒 pizza

2)思路分析图解

代码实现

2.3 抽象工厂模式

2.3.1 基本介绍

  1. 抽象工厂模式:定义了一个 interface 用于创建相关或有依赖关系的对象簇,而无需指明具体的类

  2. 抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。

  3. 从设计层面看,抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。

  4. 将工厂抽象成两层,AbsFactory(**抽象工厂)** 和 具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇,更利于代码的维护和扩展。

  5. 类图

2.3.2 抽象工厂模式应用实例

使用抽象工厂模式来完成披萨项目.

代码实现

2.4 工厂模式在 JDK-Calendar 应用的源码分析

  1. JDK 中的 Calendar 类中,就使用了简单工厂模式

2)源码分析+Debug 源码+说明

2.5 工厂模式小结