设计模式详解——单例、工厂、抽象工厂

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从今天开始，我们逐一看下常用的设计模式，希望能够尽可能搞清楚它们的应用场景，以便我们能够写出更优秀的代码。

1、单例模式

核心要点

• 构造方法私有
• 构造由static修饰的、返回实例的方法

优势

• 减少创建Java实例所带来的系统开销
• 便于系统跟踪单个Java实例的声明周期、实例状态等

示例代码

package singleton;

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

场景

线程池（threadpool）、缓存（cache）、日志对象

2、简单工厂模式

要点

• 通过工厂类的形式进行解耦合
• 依赖关系通过接口解耦合

优缺点

• 让对象的调用者和对象创建过程分离，当对象调用者需要对象时，直接向工厂请求即可；
• 避免了对象的调用者和对象的实现类以硬解码方式耦合，提高了系统的可维护性、拓展性；
• 需要注意的一个陷阱是：当产品修改时，工厂类也要做相应的修改；

示例代码

这里的computer依赖了Printer类，但是如果直接写Printer的话，会直接影响当前类的扩展，比如我们后期增加了Writer，Writer和Printer只是方法不一致，这时候如果用简单工厂模式，就可以完美解决这个问题。

当然，这时依然需要修改OutputFactory的代码，但是对Computer是不需要修改的。

public class Computer {
    private Output out;
    public Computer(Output out) {
        this.out = out;
    }
    
    public void keyIn(String msg) {
        out.getData(msg);
    }
    
    public void print() {
        out.out();
    }
}

简单工厂

package simplefactory;

public class OutputFactory {
    public Output getOutput() {
        return new Printer();
    }
}

接口

package simplefactory;

public interface Output {
    final int MAX_CACHE_LINE=200;
    void getData(String msg);
    void out();
}

接口实现类

package simplefactory;

public class Printer implements Output {
    private String[] printData = new String[MAX_CACHE_LINE];
    private int dataNum = 0;

    @Override
    public void getData(String msg) {
        if(dataNum >= MAX_CACHE_LINE) {
            System.out.println("输出队列已满，添加失败");
        } else {
            printData[dataNum++] = msg;
        }
        
    }

    @Override
    public void out() {
        while(dataNum > 0) {
            System.out.println("打印机打印：" + printData[0]);
            System.arraycopy(printData, 1, printData, 0, --dataNum);
        }
        
    }

}

测试类

package simplefactory;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        OutputFactory of = new OutputFactory();
        Computer c = new Computer(of.getOutput());
        c.keyIn("hello world");
        c.keyIn("java");
        c.keyIn("spring");
        c.print();
    }
}

3、工厂方法和抽象工厂

要点

• 和简单工厂相比，工厂方法多了一个接口，也就是工厂接口，Ouput子类的工厂类均继承该接口，实现getOutput()方法
• 当使用工厂方法设计模式时，对象调用者需要与具体的工厂类进行耦合：当需要不同对象时，程序需要调用相应工厂对象的方法来得到所需的对象
• 对于采用工厂方法的设计架构，客户端代码成功与被调用对象实现了分离，但带来了另一种耦合：客户端代码与不同的工厂类耦合
• 为了解决上面的耦合，增加一个工厂类，用于创建不同的工厂对象，这个特殊的工厂类被称为抽象工厂类，这种设计模式被称为抽象工厂模式

比较

和简单工厂相比，抽象工厂降低了目标实例与实例工厂的耦合性，但是它又引入了抽象工厂的耦合关系。

在简单工厂模式中，要创建一个对象的实例，直接调用该对象的工厂方法即可，当然前提条件是增加该对象时要同步增加它的工厂方法；

在抽象工厂模式中，不仅对实例对象做了抽象处理，还对对象的工厂做了抽象处理，所以在实例化一个对象的时候，要先实例化它的工厂，然后再通过工厂方法实例化对象（实线表示代码实际执行流程，虚线表示解耦过程，工厂的工厂创建出来的是抽象工厂的实例，抽象工厂最终创建的是对象的抽象接口）

示例代码

实例工厂接口：

// 工厂接口
package abstractfactory;

import simplefactory.Output;
/**
 * 
 *TODO output工厂接口
 *
 * @author CaoLei 2018年7月1日下午3:19:36
 * OutputFactory
 */
public interface OutputFactory {
    
    Output getOutput();

}

实例工厂实现：

// 工厂方法，工厂类

package abstractfactory;

import simplefactory.BetterPrinter;
import simplefactory.Output;

public class BetterPrinterFactory implements OutputFactory {

    @Override
    public Output getOutput() {
        return new BetterPrinter();
    }

}

实例工厂实例化方法：

// 抽象工厂，抽象工厂类
package abstractfactory;

public class OutputFactoryFactory {
    public static OutputFactory getOutputFactory(String type) {
        if ("better".equals(type)) {
            return new BetterPrinterFactory();
        } else {
            return new PrinterFactory();
        }

    }
}

好了，今天就先说这三种设计模式，明天我们来继续看其他的设计模式。