【设计模式】学习笔记(二)——创建型设计模式


目录

创建型设计模式
  • 创建型设计模式介绍
  • 创建型设计模式分类
简单工厂设计模式
  • 简单工厂设计模式介绍
  • 简单工厂设计模式实现
工厂方法模式
  • 工厂方法模式介绍
  • 工厂方法模式实现
抽象工厂设计模式
单例设计模式
  • 单例设计模式介绍
  • 单例模式的实现方式
    • 饿汉模式
    • 懒汉模式
    • 懒汉和饿汉的区别
创建者模式

原型模式

创建型设计模式介绍

这些设计模式提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式,而不是使用 new 运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更加灵活。


创建型设计模式分类

  • 简单工厂模式(SimpleFactoryPattern)
  • 工厂模式(Factory Pattern)
  • 抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)
  • 单例模式(Singleton Pattern)
  • 建造者模式(Builder Pattern)
  • 原型模式(Prototype Pattern)

简单工厂设计模式

静态常量

  • 静态代码块
  • 2)懒汉模式

      • 线程不安全
      • 线程安全
      • 同步方法块
      • 双重检查
      • 静态内部类
      • 枚举

    标红为推荐使用的方式


    饿汉模式

    饿汉模式是指在类的加载的时候就创建一个实例。饿汉模式又分两种实现方式:

    1)通过静态常量实现

    优点:写法比较简单,就是在类转载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。

    缺点:是在类转载的时候就完成实例化,如果从头到尾未使用过这个实例,则会照成内存的浪费。

    结论:这种单例模式可用,可能造成资源浪费,所以一般在确定一定会用到这个类时采用。

    代码示例

    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

    class Singleton{
        //1.构造器私有化,外部不能new
        private Singleton(){
    
        }
    
        //2.本类内部创建对象实例
        private final static Singleton instance = new Singleton();
    
        //3.提供一个公有的静态方法,放回实例对象
        public static Singleton getInstance(){
            return instance;
        }
    }
    

    2)通过静态代码块实现
    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,也就是类转载的时候,就执行静态代码块中的代码,初始化类的实例。优缺点和上面一样

    结论:这种单例模式可用,但是会造成资源浪费

    代码示例

    1)构造器私有化(防止 new)
    2)类的内部声名静态对象
    3)在静态代码块中,创建单例对象
    4)提供一个公有的静态方法,放回实例对象

    class Singleton{
    
        private static Singleton instance;
    
        private Singleton(){
    
        }
    
        static {// 在静态代码块中,创建单例对象
            instance = new Singleton();
        }
    
        public static Singleton getInstance(){
            return instance;
        }
    }
    

    懒汉模式

    懒汉模式是指在调用方法的时候进行实例化的工作。实现方式有六种:

    1)线程不安全

    优点:起到了懒加载的效果,但是只能在单线程下使用。

    缺点:如果在多线程下,一个线程进入了if(singletion == 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(多线程环境下,线程不安全)

    代码示例

    实现步骤
    1)构造器私有化(防止 new)
    2)类的内部声名静态对象
    3)提供一个静态的公有方法,当使用到该方法时,才去创建 instance

    class Singleton{
    
        private static Singleton instance;
    
        private Singleton(){
    
        }
    
        //提供一个静态的公有方法,当使用到该方法时,才去创建 instance
        //即懒汉式
        public static Singleton getInstance(){
            if(instance == null){
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }
    

    2)线程安全,同步方法

    优点:解决了线程不安全问题

    缺点: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,后面的想要获得该类实例,直接return就行了。

    结论:在实际开发中,不推荐使用这种方法(方法进行同步效率太低

    代码示例

    实现步骤
    1)构造器私有化(防止 new)
    2)类的内部声名静态对象
    3)

    class Singleton{
    
        private static Singleton instance;
    
        private Singleton(){
    
        }
    
        //提供一个静态的公有方法,加入同步处理的代码,解决线程安全问题
        //即懒汉式
        public static synchronized Singleton getInstance(){
            if(instance == null){
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }
    

    3)线程安全,同步代码块
    这种方法,本意是对上一种实现方法的改进,因为前面方法效率太低,改为同步产生实例化的代码块。但这种同步方法并不能起到线程同步的作用。跟第一种实现方法情形一致,假如一个线程进入了if(singletion == 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。

    结论:在实际开发中,不能使用这种方式

    代码示例

    实现步骤
    1)构造器私有化(防止 new)
    2)类的内部声名静态对象
    3)提供一个静态的公有方法,在代码块中加入同步处理的代码(synchronized)

    class Singleton{
        private static Singleton singleton;
    
        private Singleton(){
    
        }
    
        //提供一个静态的公有方法,在代码块中加入同步处理的代码(synchronized)
        //即懒汉式
        public static Singleton getInstance(){
            if(singleton == null){
                synchronized(Singleton.class){
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
            return singleton;
        }
    }
    

    4)双重检查

    优点:线程安全,延迟加载,效率较高

    缺点:无!!!

    结论:在实际开发中,推荐使用这种单例设计模式

    代码示例

    实现步骤
    1)构造器私有化(防止 new)
    2)类的内部声名静态对象并用volatile(用来确保将变量的更新操作通知到其他线程)关键字修饰
    3)提供一个静态的公有方法,加入双重检查代码,解决线程安全问题,同时解决懒加载问题

    class Singleton{
        private static volatile Singleton instance;
    
        private Singleton(){
    
        }
    
        //提供一个静态的公有方法,加入双重检查代码,解决线程安全问题,同时解决懒加载问题
        public static synchronized Singleton getInstance(){
            if(instance == null){
                synchronized(Singleton.class){//当第一个线程执行完对象实例化操作后
                   if(instance == null) {//后面的线程来到这里时判断
                       instance = new Singleton();
                   }
                   //else 到下面返回 instance
                }
            }
            //而当再后面的线程来时在最上方的判断语句中就直接来到这里返回instance
            return instance;
        }
    }
    

    5)静态内部类

    优点:

    • 线程安全(在类进行初始化时,别的线程是无法进来的。)
    • 延迟加载(外部类的装载不会导致静态内部类的装载)
    • 效率高

    缺点:无 !!!

    结论:实际开发中,推荐使用这种单例设计模式

    代码示例

    实现步骤
    1)构造器私有化(防止 new)
    2)类的内部声名静态对象
    3)写一个静态内部类,该类中有一个静态属性外部类的静态常量
    4)提供一个静态的公有方法,直接返回静态内部类常量属性

    class Singleton{
        private static Singleton instance;
    
        private Singleton(){
    
        }
    
        //写一个静态内部类,该类中有一个静态属性 Singleton
        private static class SingletonInstance{
            private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
        }
    
        //提供一个静态的公有方法,直接返回 SingletonInstance.INSTANCE
        public static synchronized Singleton getInstance(){
    
            return SingletonInstance.INSTANCE;
        }
    }
    

    6)枚举
    这是借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。

    优点:保证了线程安全、防止了反序列化重新创建新的对象

    缺点:无 !!!

    结论:推荐使用

    代码示例
    //使用枚举,可以实现单例,推荐
    enum Singleton{
        INSTANCE;//属性
        public void sayOK(){
            System.out.println("ok~");
        }
    }
    

    饿汉与懒汉的区别

    区别 饿汉 懒汉
    线程 安全 不安全(不过有解决方案)
    资源加载 占据一定的内存相应的在调用时速度也会更快 第一次掉用时要初始化如果要做的工作比较多性能上会有些延迟