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:
构造器私有化 (防止 new )
类的内部创建对象
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:
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。
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
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
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:
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。
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:
起到了 Lazy Loading 的效果,但是只能在单线程下使用。
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
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:
解决了线程安全问题
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
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:
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。
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.
线程安全;延迟加载;效率较高
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:
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。
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。
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。
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
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:
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。
这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式
结论:推荐使用
1.11 单例模式在 JDK 应用的源码分析
- 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
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
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
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
披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)
披萨的制作有 prepare,bake, cut, box
完成披萨店订购功能。
2.1.2 使用传统的方式来完成
- 思路分析(类图)
编写 OrderPizza.java 去订购需要的各种 Pizza
- 代码实现
6.1.3 传统的方式的优缺点
- 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.
- 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
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
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)
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
- 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
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。
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
- 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
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
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。
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)。
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。
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
- 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