公告

View Post

【重温设计模式】创建型-单例模式，工厂模式，建造者模式，原型模式

一、创建型设计模式

单例模式
工厂模式
建造者模式
原型模式

二、单例模式

1、为什么要使用单例模式

有些数据在系统中只应该保存一份，就比较适合设计为单例类。比如，系统的配置信息类。
我们还可以使用单例解决资源访问冲突的问题。

2、单例模式的类型

饿汉式
懒汉式
双重检测
静态内部类
枚举

3、单例模式的示例

1、饿汉式（不支持延迟加载）

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

public class IdGenerator {
    private AtomicLong id = new AtomicLong(0);
    private static final IdGenerator instance = new IdGenerator();

    private IdGenerator() {
    }

    public static IdGenerator getInstance() {
        return instance;
    }

    public long getId() {
        return id.incrementAndGet();
    }
}

View Code

2、懒汉式（锁的粒度粗，并发性不好，支持延迟加载）

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

public class IdGenerator {
    private AtomicLong id = new AtomicLong(0);
    private static IdGenerator instance;

    private IdGenerator() {
    }

    public static synchronized IdGenerator getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new IdGenerator();
        }
        return instance;
    }

    public long getId() {
        return id.incrementAndGet();
    }
}

View Code

3、双重检测

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

public class IdGenerator {
    private AtomicLong id = new AtomicLong(0);
    private static IdGenerator instance;

    private IdGenerator() {
    }

    public static IdGenerator getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (IdGenerator.class) {
                // 此处为类级别的锁 
                if (instance == null) {
                    instance = new IdGenerator();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    public long getId() {
        return id.incrementAndGet();
    }
}

View Code

4、静态内部类

SingletonHolder 是一个静态内部类，当外部类 IdGenerator 被加载的时候，并不会创建 SingletonHolder 实例对象。只有当调用 getInstance() 方法时，SingletonHolder 才会被加载，这个时候才会创建 instance。instance 的唯一性、创建过程的线程安全性，都由 JVM 来保证。所以，这种实现方法既保证了线程安全，又能做到延迟加载。

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

public class IdGenerator {
    private AtomicLong id = new AtomicLong(0);

    private IdGenerator() {
    }

    private static class SingletonHolder {
        private static final IdGenerator instance = new IdGenerator();
    }

    public static IdGenerator getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }

    public long getId() {
        return id.incrementAndGet();
    }
}

View Code

5、枚举

基于枚举类型的单例实现。这种实现方式通过 Java 枚举类型本身的特性，保证了实例创建的线程安全性和实例的唯一性

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

public enum IdGenerator {
    INSTANCE;
    private AtomicLong id = new AtomicLong(0);

    public long getId() {
        return id.incrementAndGet();
    }
}

View Code

三、工厂模式

1、为什么要使用工厂模式

封装变化：创建逻辑有可能变化，封装成工厂类之后，创建逻辑的变更对调用者透明。
代码复用：创建代码抽离到独立的工厂类之后可以复用。
隔离复杂性：封装复杂的创建逻辑，调用者无需了解如何创建对象。
控制复杂度：将创建代码抽离出来，让原本的函数或类职责更单一，代码更简洁。

2、工厂模式的类型

简单工厂
工厂方法
抽象工厂

3、工厂模式的实例

1、简单工厂（一个工厂类基于入参创建出不同的产品）

public interface Shape {
   void draw();
}

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.");
   }
}


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;
   }
}

View Code

2、工厂方法(基于接口定义工厂接口，将不同的对象创建单独申请一个工厂类，消除简单工厂的if else逻辑)

package com.sxf.study.factory;


public interface ParserFactory {
    /**
     * 创建Parser
     * @return
     */
     Parser createParser();
}




public class CvsParserFactory implements ParserFactory {

    @Override
    public Parser createParser() {
        return new CvsParser();
    }
}


public class XmlParserFactory implements ParserFactory{

    @Override
    public Parser createParser() {
        return new XmlParser();
    }
}


public interface Parser {

    /**
     * 解析配置
     * @param config
     * @return
     */
    String parse(String config);
}


public class XmlParser implements  Parser{

    @Override
    public String parse(String config) {
        return null;
    }
}


public class CvsParser implements Parser{

    @Override
    public String parse(String config) {
        return null;
    }
}

View Code

3、抽象工厂（工厂的工厂）

//形状接口
public interface Shape {
   void draw();
}

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.");
   }
}


//颜色接口
public interface Color {
   void fill();
}

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

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

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


//定义工厂类
public abstract class AbstractFactory {
   public abstract Color getColor(String color);
   public abstract Shape getShape(String shape) ;
}


//形状工厂
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;
   }
}


//颜色工厂
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;
   }
}

//工厂提供器（工厂的工厂）
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;
   }
}

View Code

四、建造者模式

1、为什么要使用建造者模式

工厂模式是用来创建不同但是相关类型的对象（继承同一父类或者接口的一组子类），由给定的参数来决定创建哪种类型的对象
建造者模式是用来创建一种类型的复杂对象，通过设置不同的可选参数，“定制化”地创建不同的对象。
顾客走进一家餐馆点餐，我们利用工厂模式，根据用户不同的选择，来制作不同的食物，比如披萨、汉堡、沙拉。对于披萨来说，用户又有各种配料可以定制，比如奶酪、西红柿、起司，我们通过建造者模式根据用户选择的不同配料来制作披萨。

2、建造者模式示意（mybatis的XMLMapperBuilder）

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

public class ResourcePoolConfig {
    private String name;
    private int maxTotal;
    private int maxIdle;
    private int minIdle;

    private ResourcePoolConfig(Builder builder) {
        this.name = builder.name;
        this.maxTotal = builder.maxTotal;
        this.maxIdle = builder.maxIdle;
        this.minIdle = builder.minIdle;
    }

    //...省略getter方法...
    // 我们将Builder类设计成了ResourcePoolConfig的内部类。
    // 我们也可以将Builder类设计成独立的非内部类ResourcePoolConfigBuilder。
    public static class Builder {
        private static final int DEFAULT_MAX_TOTAL = 8;
        private static final int DEFAULT_MAX_IDLE = 8;
        private static final int DEFAULT_MIN_IDLE = 0;
        private String name;
        private int maxTotal = DEFAULT_MAX_TOTAL;
        private int maxIdle = DEFAULT_MAX_IDLE;
        private int minIdle = DEFAULT_MIN_IDLE;

        public ResourcePoolConfig build() {
            // 校验逻辑放到这里来做，包括必填项校验、依赖关系校验、约束条件校验等
            if (StringUtils.isBlank(name)) {
                throw new IllegalArgumentException("...");
            }

            if (maxIdle > maxTotal) {
                throw new IllegalArgumentException("...");
            }
            if (minIdle > maxTotal || minIdle > maxIdle) {
                throw new IllegalArgumentException("...");
            }
            return new ResourcePoolConfig(this);
        }

        public Builder setName(String name) {
            if (StringUtils.isBlank(name)) {
                throw new IllegalArgumentException("...");
            }
            this.name = name;
            return this;
        }

        public Builder setMaxTotal(int maxTotal) {
            if (maxTotal <= 0) {
                throw new IllegalArgumentException("...");
            }
            this.maxTotal = maxTotal;
            return this;
        }

        public Builder setMaxIdle(int maxIdle) {
            if (maxIdle < 0) {
                throw new IllegalArgumentException("...");
            }
            this.maxIdle = maxIdle;
            return this;
        }

        public Builder setMinIdle(int minIdle) {
            if (minIdle < 0) {
                throw new IllegalArgumentException("...");
            }
            this.minIdle = minIdle;
            return this;
        }
    }
}
}


        // 这段代码会抛出IllegalArgumentExcept

        ResourcePoolConfig config=new ResourcePoolConfig.Builder()
        .setName("dbconnectionpool")
        .setMaxTotal(16)
        .setMaxIdle(10)
        .setMinIdle(12)
        .build();

View Code

五、原型模式

1、为什么要使用原型模式

对象的创建成本比较大，而同一个类的不同对象之间差别不大（大部分字段都相同），在这种情况下，我们可以利用对已有对象（原型）进行复制（或者叫拷贝）的方式，来创建新对象，以达到节省创建时间的目的
原型模式分为：深拷贝和浅拷贝。
浅拷贝只会复制对象中基本数据类型数据和引用对象的内存地址，不会递归地复制引用对象，以及引用对象的引用对象。
深拷贝得到的是一份完完全全独立的对象。所以，深拷贝比起浅拷贝来说，更加耗时，更加耗内存空间。

2、原型模式的示意

（1）浅拷贝

public class DataObject implements Cloneable{


    private String name;
    private int age;
    private Long money;
    private List<Address> addressList=new ArrayList<>();

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Long getMoney() {
        return money;
    }

    public void setMoney(Long money) {
        this.money = money;
    }

    public List<Address> getAddressList() {
        return addressList;
    }

    public void setAddressList(List<Address> addressList) {
        this.addressList = addressList;
    }

   

/**
*false
*age=>12
*name=>sxf
*obj  name hashcode=>114337
*obj1 name Hashcode=>114337
*money=>9999
*adderess=>true
*
**/

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        DataObject dataObject=new DataObject();
        String name="sxf";
        dataObject.setAge(12);
        dataObject.setName(name);
        dataObject.setMoney(9999L);
        Address address1=new Address();
        address1.setA("a1");
        address1.setB("b1");
        Address address2=new Address();
        address2.setA("a2");
        address2.setB("b2");
        List<Address> addresses=new ArrayList<>();
        addresses.add(address1);
        addresses.add(address2);
        dataObject.setAddressList(addresses);


        DataObject dataObject1= (DataObject) dataObject.clone();

        //浅拷贝
        System.out.println(dataObject.equals(dataObject1));
        System.out.println("age=>"+dataObject1.getAge());
        System.out.println("name=>"+dataObject1.getName());
        System.out.println("obj  name hashcode=>"+name.hashCode());
        System.out.println("obj1 name Hashcode=>"+ dataObject1.getName().hashCode());
        System.out.println("money=>"+dataObject1.getMoney());
        System.out.println("adderess=>"+dataObject1.getAddressList().equals(addresses));
    }
}

class Address{
    private String a;
    private String b;

    public String getA() {
        return a;
    }

    public void setA(String a) {
        this.a = a;
    }

    public String getB() {
        return b;
    }

    public void setB(String b) {
        this.b = b;
    }
}

View Code

（2）深拷贝

package com.sxf.study.factory;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @author <a href="mailto:shangxiaofei@meituan.com">尚晓飞</a>
 * @date 2:33 PM 2020/7/26
 */
public class DataObject implements Cloneable{


    private String name;
    private int age;
    private Long money;
    private List<Address> addressList=new ArrayList<>();

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Long getMoney() {
        return money;
    }

    public void setMoney(Long money) {
        this.money = money;
    }

    public List<Address> getAddressList() {
        return addressList;
    }

    public void setAddressList(List<Address> addressList) {
        this.addressList = addressList;
        Address address=null;

    }

    @Override
    protected DataObject clone() throws CloneNotSupportedException {
        DataObject other= (DataObject) super.clone();
        other.addressList= (List<Address>) ((ArrayList<Address>)this.addressList).clone();
        return other;
    }

    
}

class Address implements Cloneable{
    private String a;
    private String b;

    public String getA() {
        return a;
    }

    public void setA(String a) {
        this.a = a;
    }

    public String getB() {
        return b;
    }

    public void setB(String b) {
        this.b = b;
    }
}

View Code

posted on 2020-07-22 22:00 无信不立阅读(127) 评论(0) 收藏举报

刷新页面返回顶部