设计模式GOF23之第一回

Posted 2022-09-30

1. 概述

• 创建型模式：
  单例模式、工厂模式、抽象工厂模式、建造者模式、原型模式。
  关注对象的创建过程。
• 结构型模式：
  适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。
  关注对象和类的组织。
• 行为型模式：
  模版方法模式、命令模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式、状态模式、策略模式、职责链模式、访问者模式。
  关注系统中对象之间的相互交互，研究系统在运行时对象之间的相互通信和协作，进一步明确对象的职责。
• ​​参考代码​​

2. 单例模式（Singleton）

常见的五种单例模式实现方式：

• 饿汉式（线程安全，调用效率高。 但是，不能延时加载。）
• 懒汉式（线程安全，调用效率不高。 但是，可以延时加载。）
• 双重检测锁式（由于JVM底层内部模型原因，偶尔会出问题。不建议使用）
• 静态内部类式(线程安全，调用效率高。 可以延时加载)
• 枚举单例(线程安全，调用效率高，不能延时加载)



• 速度比较
  饿汉式 > 静态内部类式 > 枚举式 > 双重检查锁定式 > 懒汉式

如何选用

• 单例对象占用资源少，不需要延时加载：
  枚举式 > 饿汉式
• 单例对象占用资源大，需要延时加载：
  静态内部类式 > 懒汉式

3. 工厂模式（Factory）

现了创建者和调用者的分离。

详细分类：

1. 简单工厂模式
2. 工厂方法模式
3. 抽象工厂模式

实面向对象设计的基本原则：

• OCP（开闭原则，Open-Closed Principle）：
  一个软件的实体应当对扩展开放，对修改关闭。
• DIP（依赖倒转原则，Dependence Inversion Principle）：
  要针对接口（抽象）编程，不要针对实现编程。
• LoD（迪米特法则，Law of Demeter）：
  只与你直接的朋友通信，而避免和陌生人通信。

核心本质：

• 实例化对象，用工厂方法代替new操作。
• 将选择实现类、创建对象统一管理和控制。从而将调用者跟我们的实现类解耦。

简单工厂模式（实践中一般推荐使用）

• 用来生产同一等级结构中的任意产品。对于增加新的产品，需要修改已有代码
• 简单工厂模式也叫静态工厂模式，就是工厂类一般是使用静态方法，通过接收的参数的不同来返回不同的对象实例。
• 对于增加新产品无能为力！不修改代码的话，是无法扩展的。

工厂方法模式

• 为了避免简单工厂模式的缺点，不完全满足OCP。
• 工厂方法模式和简单工厂模式最大的不同在于，简单工厂模式只有一个（对于一个项目或者一个独立模块而言）工厂类，而工厂方法模式有一组实现了相同接口的工厂类。
• 用来生产同一等级结构中的固定产品。支持增加任意产品。

简单工厂模式和工厂方法模式比较

• 结构复杂度
  工厂方法模式比简单工厂模式要复杂些，同时产生的类比简单工厂模式多。
• 代码复杂度
  简单工厂模式在新增产品时需要修改工厂类的代码（新增分支判断语句），而工厂方法模式不对原来的代码做修改，而是新增工厂类和产品类即可。
• 客户端编程难度
  工厂方法模式虽然在工厂类结构中引入了接口从而满足了OCP，但是在客户端编码中需要对工厂类进行实例化。而简单工厂模式的工厂类是个静态类，在客户端无需实例化，这无疑是个吸引人的优点。
• 管理上的难度
  我们先谈扩展。众所周知，工厂方法模式完全满足OCP，即它有非常良好的扩展性。那是否就说明了简单工厂模式就没有扩展性呢？答案是否定的。简单工厂模式同样具备良好的扩展性——扩展的时候仅需要修改少量的代码（修改工厂类的代码）就可以满足扩展性的要求了。尽管这没有完全满足OCP，但我们不需要太拘泥于设计理论。然后我们从维护性的角度分析下。假如某个具体产品类需要进行一定的修改，很可能需要修改对应的工厂类。当同时需要修改多个产品类的时候，对工厂类的修改会变得相当麻烦（对号入座已经是个问题了）。反而简单工厂没有这些麻烦，当多个产品类需要修改时，简单工厂模式仍然仅仅需要修改唯一的工厂类（无论怎样都能改到满足要求吧？大不了把这个类重写——代码修改局部化，最小化）。

抽象工厂模式

• 用来生产不同产品族（产品系列）的全部产品。对于增加新的单一产品，无能为力。支持增加产品族（产品系列）。
• 抽象工厂模式是工厂方法模式的升级版本，在有多个业务品种、业务分类时，通过抽象工厂模式产生需要的对象是一种非常好的解决方式。

产品族/产品系列的实现结构如下：

注意这里的依赖（Dependency，虚线单箭头 ---->）就是指引用

4. 建造者模式（Builder）

构建的对象比较复杂，需要分步骤进行。由于实现了构建和装配的解耦。不同的构建器，相同的装配，也可以做出不同的对象；相同的构建器，不同的装配顺序也可以做出不同的对象。也就是实现了构建算法、装配算法的解耦。

5. 原型模式（Prototype）

• 通过new产生一个对象需要非常繁琐的过程，此时可以使用原型模式。
• 就是java中的克隆技术，以某个对象为原型，复制出新的对象。显然，新的对象具备原型对象的特点。
• 优势有：效率高(直接克隆/拷贝，避免了重新执行构造过程步骤) 。
• 克隆类似于new，但是不同于new。new创建新的对象属性采用的是默认值。克隆出的对象的属性值完全和原型对象相同。并且克隆出的新对象改变不会影响原型对象。然后，再修改克隆对象的值。

本质就是先根据原型复制一份拷贝（clone），然后再修改拷贝的个别地方即可快速构建出新对象。

如果需要短时间创建大量对象，并且new的过程比较耗时。则可以考虑使用原型模式！