5 大创建型设计模式总结,20 张图彻底掌握

来源:mikechen的互联网架构

设计模式是写出优秀程序的保障,与架构能力与阅读源码的能力息息相关,对程序员来说非常重要,非常值得深入学习。

设计模式是让面向对象保持结构良好的秘诀。可以说,设计模式是软件工程的基石,如同大厦的一块块砖石一样。

前面,我们介绍了 7 大设计原则(41张图解、2万多字)

今天我们详解设计模式的 5 种创建型模式



01
  创建型模式的概述

设计模式有23种,划分为三类:创建型模式、结构型模式、行为型模式。


处理对象创建的模式,我们称为创建型模式


创建型模式的共同点是:


  • 将系统使用的具体类封装起来;

  • 隐藏具体类的实例创建和组合方式。


创建型模式分为对象创建型、类创建型。

  • 对象创建型:把类的创建推迟到另一个对象;

  • 类创建型:将对象的创建推迟到子类中。



02
  5 大创建型模式

在设计模式中,有 5 种创建型模式。分别为:单例模式、抽象工厂模式、工厂方法模式、建造者模式、原型模式。

下面逐一详解。


03
  单例模式

单例模式(Singleton Pattern)是一种常见的设计模式,确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点以获取该实例。

单例模式的 UML 类图:

单例模式的特点:

  • 单例类只能有一个实例。

  • 单例类必须自己创建自己的唯一实例。

  • 单例类必须给所有其他对象提供这一实例。


单例模式的8种实现方式:

饿汉模式


懒汉模式

双重检查锁(Double-Checked Locking)

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单例模式的完整解析,查看这篇:

美团一面:会单例模式吗,写个单例看看?

  1. 单例模式的定义

  2. 单例模式的使用原因

  3. 单例模式的 8 种实现方式

  4. 单例模式的 4 大应用场景

  5. 单例模式的优点、缺点

  6. 单例模式的选型参考思路


04
  抽象工厂模式

抽象工厂模式(AbstractFactory)是提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无需指定它们具体的类。


抽象工厂模式的结构图:

  • 抽象工厂模式的构成:


  • 抽象工厂(AbstractFactory):声明了用来创建不同产品的方法;

  • 具体工厂(ConcreteFactory):主要是实现抽象工厂中的多个抽象方法,完成具体产品的创建;

  • 抽象产品(AbstractProduct):为每种产品声明业务方法;

  • 具体产品(Product):定义具体工厂生产的具体产品,并实现抽象产品中定义的业务方法。它同具体工厂之间是多对一的关系。


抽象工厂模式的实现 UML 图:

假设:

华为和小米生产的手机,分为两条产品线,一个是老人手机,一个是学生手机。

为了解决增加产品线的问题,我们用抽象工厂模式来实现。

源码示例:

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抽象工厂模的完整解析,查看这篇

3分钟重温抽象工厂模式(电商高频使用)


05
  工厂方法模式

工厂方法模式 简单工厂模式 的进一步抽象和升级,使用频次也更高。

工厂方法模式实现了可扩展,同时满足开闭原则,解决了简单工厂模式每次添加新的产品时,都需要修改工厂类的问题。

工厂方法模式定义工厂父类负责定义创建对象的公共接口,而子类则负责生成具体的对象。

工厂方法模式的特点:

构建的都是同一类型的对象(实现相同的接口);且每一类对象对应一个工厂。

工厂方法模式的结构:


工厂方法模式的 4 个重要角色:

  • Product:抽象产品类。

  • ConcreteProduct:具体产品类,实现Product接口。

  • Factory:抽象工厂类,该方法返回一个Product类型的对象。

  • ConcreteFactory:具体工厂类,返回ConcreteProduct实例。


工厂方法模式的实现:


这里我们依然沿用《秒懂简单工厂模式》中手机产品的例子。


源码示例:

......

工厂方法模式的完整解析,查看这篇

【重温23种设计模式】之工厂方法模式


06
  原型模式

原型模式(Prototype Pattern)通过克隆现有对象来创建新对象,避免了频繁的对象实例化过程,属于创建型模式。

简单理解,就是定义一个原型对象作为创建其他对象的基础,通过克隆原型对象,我们可以创建多个具有相同属性和行为的新对象。

例如:

孙悟空有个十分牛逼的绝活儿,叫分身术,可以幻化出多个相同的孙悟空。这个幻化出的新的分身,和设计模式中的原型模式是相似的。

原型模式的 UML 类图:

原型模式的构成:

  • 客户端(Client):使用具体原型类中的 clone() 方法,来复制新的对象。


  • 抽象原型(Prototype):可以是抽象类或接口,规定了具体原型对象必须实现的 clone() 方法。


  • 具体原型类(ConcretePrototype):实现抽象原型类的 clone() 方法,它是可被复制的对象。


原型模式的实现:

将名片拷贝到自己的名片库中,分别用深拷贝和浅拷贝来实现。

源码示例:

......

原型模式的完整解析,查看这篇

重温23种设计模式(11):原型模式


07
  建造者模式

建造者模式(builder):将一个复杂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。

例如:我们要定制一台电脑,我们只需要确认配件品牌及型号,而不必知道组装电脑的这个过程。

建造者模式的 UML 类图:

建造者模式的 4 个重要角色:

  • Product(产品类) :具体需要生成的类对象;
  • Builder(抽象建造者类):为我们需要生成的类对象,构建不同的模块属性,即:公开构建产品类的属性,隐藏产品类的其他功能;
  • ConcreteBuilder(具体建造者类):抽象 Builder 类的实现类,实现抽象 Builder 类定义的所有方法,并且返回一个组建好的对象;
  • Director(指挥者类):用于统一组装流程,确定构建我们的类对象具体有哪些模块属性,在实际应用中可以不需要这个角色,直接通过 client 处理。


建造者模式的应用场景:

1)建造者模式在 Java 源码中的体现,较为典型的就是 StringBuilder。






@Overridepublic StringBuilder append(CharSequence s) {    super.append(s);// 实现过程略    return this;}

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建造者模式的完整解析,查看这篇


详解建造者模式(含图例、UML类图、源码示例等)



总结
  

通过本文,我们了解并掌握了设计模式中的 5大创建型模式,包括它们的概念、原理、应用场景、优缺点、实现方式等。

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