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设计模式之《创建型模式》版块（基于Java）

在软件工程中，创建型模式是处理对象创建的设计模式，试图根据实际情况使用合适的方式创建对象。基本的对象创建方式可能会导致设计上的问题，或增加设计的复杂度。创建型模式通过以某种方式控制对象的创建来解决问题。

创建型模式由两个主导思想构成。一是将系统使用的具体类封装起来，二是隐藏这些具体类的实例创建和结合的方式。

创建型模式又分为对象创建型模式和类创建型模式。对象创建型模式处理对象的创建，类创建型模式处理类的创建。详细地说，对象创建型模式把对象创建的一部分推迟到另一个对象中，而类创建型模式将它对象的创建推迟到子类中。

单例设计模式

基本介绍

所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。

比如Hibernate的SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创建Session对象。SessionFactory并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个 SessionFactory就够，这是就会使用到单例模式。

单例设计模式八种方式

模式	建议/级别
饿汉式(静态常量)	可以使用 - T1
饿汉式（静态代码块）	可以使用 - T1
懒汉式(线程不安全)	不介意 - T3
懒汉式(线程安全，同步方法)	不介意 - T2
懒汉式(线程安全，同步代码块)	不介意 - T3
双重检查	推荐使用 - T0
静态内部类	推荐使用 - T0
枚举	推荐使用 - T0

饿汉式（静态常量）

应用实例

应按照如下步骤：

构造器私有化 (防止 new )
类的内部创建对象
向外暴露一个静态的公共方法。 getInstance

代码实现

public class SingletonTest01 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        //true
        System.out.println(instance == instance2);
        //hashCode 相等
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());
    }
}

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

优缺点说明

优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading（懒加载）的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费
这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法，但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果
结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费

饿汉式（静态代码块）

应用实例

public class SingletonTest02 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());
    }
}

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

}

优缺点说明

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，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。
结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费

懒汉式（线程不安全）

应用实例

public class SingletonTest04 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());
    }
}

class Singleton{
    /**2.本类内部创建对象实例*/
    private  static Singleton instance;
    /**1.构造器私有化 外部不能new（防止 new）*/
    private Singleton(){}

    /**3.提供一个公有的静态方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
     * ynchronized  加锁   可以达到线程安全 但是太浪费时间
     */
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明

解决了线程不安全问题
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，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低
结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

懒汉式（线程安全，同步方法）

应用实例

public class SingletonTest04 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());
    }
}

class Singleton{
    /**2.本类内部创建对象实例*/
    private  static Singleton instance;
    /**1.构造器私有化 外部不能new（防止 new）*/
    private Singleton(){}

    /**3.提供一个公有的静态方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
     * ynchronized  加锁   可以达到线程安全 但是太浪费时间
     */
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明

解决了线程不安全问题
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，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低
结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

懒汉式（线程安全，同步代码块）

应用实例

优缺点说明

这种方式，本意是想对第四种实现方式的改进，因为前面同步方法效率太低，改为同步产生实例化的的代码块
但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致，假如一个线程进入了if (singleton == 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

双重检查

应用实例

public class SingletonTest06 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());
    }
}

class Singleton{
    /**2.本类内部创建对象实例
     * volatile保证了不同线程对共享变量操作时的可见性，也就是说当一个线程修改了volatile修饰的变量，另外一个线程会立即看到最新的值
     * volatile禁止JVM和处理器对使用volatile修饰的关键字进行指令进行重排序
     * volatile：即当一个线程修改了某个变量时，另一个线程会马上看到/原值会更改成新的值
     * */
    private  static volatile Singleton instance;
    /**1.构造器私有化 外部不能new（防止 new）*/
    private Singleton(){}

    /**3.提供一个公有的静态方法，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
     * 同时保证了效率问题  推荐使用
     * */
    public static Singleton getInstance(){
        //第一次检查
        if(instance == null){
            //上锁
            synchronized (Singleton.class){
                //锁内  第二次检查
                if (instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明

Double-Check概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所示，我们进行了两次if (singleton == null)检查，这样就可以保证线程安全了。
这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if (singleton == null)，直接return实例化对象，也避免的反复进行方法同步.
线程安全；延迟加载；效率较高
结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

静态内部类

应用实例

public class SingletonTest07 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        System.out.println("静态内部类");
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());
    }
}

/**
 * 静态内部类完成
 */
class Singleton{
    private  static volatile Singleton instance;
    /**1.构造器私有化 外部不能new（防止 new）*/
    private Singleton(){}

    /**编写一个静态内部类 该类中有一个静态属性 Singleton
     * （Singleton类被装载/实例化的时候   静态内部类不会被装载/实例化/执行）
     * 外部类被加载/装载时  静态内部类不会被加载/装载
     * JVM底层装载类时 是线程安全的
     * */
    private static class SingletonInstance{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    /**3.提供一个公有的静态方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE
     * */
    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }

}

优缺点说明

这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会装载SingletonInstance类，从而完成Singleton的实例化。
类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。
优点：避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高
结论：推荐使用.

枚举

应用实例

public class SingletonTest08 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        System.out.println("枚举");
        Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
        Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;
        //true
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());

        instance.sayOK();
    }
}

enum  Singleton{
    /**属性*/
    INSTANCE;
    public void sayOK(){
        System.out.println("ok");
    }
}

优缺点说明

这借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。
这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式
结论：推荐使用

单例模式在JDK应用的源码分析

我们JDK中，java.lang.Runtime就是经典的单例模式（饿汉式）

单例模式注意事项和细节说明（重点）

单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能
当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用new
单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即：重量级对象)，但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session工厂等)

工厂模式

简单工厂模式/静态工厂模式

基本介绍

简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式
简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为(代码)
在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式

应用实例

看一个披萨的项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护

披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)
披萨的制作有 prepare，bake, cut, box
完成披萨店订购功能。

传统方式

//披萨的抽象类
public abstract class Pizza {
    /**披萨的名字*/
    protected String name;
    /**准备原材料  不同的披萨不一样 因此做成抽象方法*/
    public abstract void prepare();
    /**烘烤*/
    public void bake() {
        System.out.println(name + " baking;");
    }
    /**切割*/
    public void cut() {
        System.out.println(name + " cutting;");
    }
    /**打包*/
    public void box() {
        System.out.println(name + " boxing;");
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
//具体披萨的实现  新增
public class PepperPizza extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("给制作胡椒披萨 准备原材料");
    }
}
public class GreekPizz extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("给制作希腊披萨 准备原材料");
    }
}
public class CheesePizz extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("给制作奶酪披萨 准备原材料");
    }
}
//---------------------------------------------------------------------
//订购类
public class OrderPizza {
    public OrderPizza(){
        Pizza pizza = null;
        //订购披萨的类型
        String orderType;
        do {
            orderType = gettype();
            if (orderType.equals("greek")){
                pizza = new GreekPizz();
                pizza.setName("希腊披萨");
            }else if (orderType.equals("cheese")){
                pizza = new CheesePizz();
                pizza.setName("奶酪披萨");
            }else if(orderType.equals("pepper")){   //新增判断
                pizza = new PepperPizza();
                pizza.setName("胡椒披萨");
            }else {
                break;
            }
            //输出piza 制作过程
            pizza.prepare();
            pizza.bake();
            pizza.cut();
            pizza.box();

        }while (true);
    }
    /**获取控制台输入的披萨种类，并返回*/
    private String gettype() {
        try {
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.print("input pizza 种类:");
            String str = strin.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}
//---------------------------------------------------------------------
//相当于一个客户端 发出订购
public class PizzaStore {
    public static void main(String[] args) {
        new OrderPizza();
        System.out.println("退出程序");
    }
}

传统的方式的优缺点

点是比较好理解，简单易操作。
缺点是违反了设计模式的ocp原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码.
比如我们这时要新增加一个Pizza的种类(Pepper披萨)，则需要对使用方和提供方都进行新增更改，上面代码中有标注新增内容
改进的思路分析

分析：修改代码可以接受，但是如果我们在其它的地方也有创建Pizza的代码，就意味着，也需要修改，而创建Pizza的代码，往往有多处。

思路：把创建Pizza对象封装到一个类中，这样我们有新的Pizza种类时，只需要修改该类就可，其它有创建到Pizza对象的代码就不需要修改了.-> 简单工厂模式

使用简单工厂模式

简单工厂模式的设计方案: 定义一个可以实例化Pizaa对象的类，封装创建对象的代码。

UML类图：

//披萨的抽象类
public abstract class Pizza {
    /**披萨的名字*/
    protected String name;
    /**准备原材料  不同的披萨不一样 因此做成抽象方法*/
    public abstract void prepare();
    /**烘烤*/
    public void bake() {
        System.out.println(name + " baking;");
    }
    /**切割*/
    public void cut() {
        System.out.println(name + " cutting;");
    }
    /**打包*/
    public void box() {
        System.out.println(name + " boxing;");
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
//具体披萨的实现
public class PepperPizza extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("给制作胡椒披萨 准备原材料");
    }
}
public class GreekPizz extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("给制作希腊披萨 准备原材料");
    }
}
public class CheesePizz extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        System.out.println("给制作奶酪披萨 准备原材料");
    }
}
//---------------------------------------------------------------------
//工厂类
public class SimpleFactory {
    /**根据orderType 返回对应的Pizza对象*/
    public Pizza createPizza(String orderType){
        System.out.println("使用简单工厂模式");
        Pizza pizza = null;
        if (orderType.equals("greek")){
            pizza = new GreekPizz();
            pizza.setName("希腊披萨");
        }else if (orderType.equals("cheese")){
            pizza = new CheesePizz();
            pizza.setName("奶酪披萨");
        }else if(orderType.equals("pepper")){
            pizza = new PepperPizza();
            pizza.setName("胡椒披萨");
        }else {
            return null;
        }
        return pizza;
    }


    /**静态方式*/
    public static Pizza createPizza2(String orderType){
        System.out.println("使用简单工厂模式  static");
        Pizza pizza = null;
        if (orderType.equals("greek")){
            pizza = new GreekPizz();
            pizza.setName("希腊披萨");
        }else if (orderType.equals("cheese")){
            pizza = new CheesePizz();
            pizza.setName("奶酪披萨");
        }else if(orderType.equals("pepper")){
            pizza = new PepperPizza();
            pizza.setName("胡椒披萨");
        }else {
            return null;
        }
        return pizza;
    }
}
//---------------------------------------------------------------------
//订购类
public class OrderPizza {
    /**定义一个简单工厂对象*/
    SimpleFactory simpleFactory;
    Pizza pizza = null;

    /**聚合方式  simpleFactory 是外部传入的*/
    public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory){
        setSimpleFactory(simpleFactory);
    }
    //传入工厂对象
    public void setSimpleFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
        //用户输入的
        String orderType = "";
        //设置简单工厂对象
        this.simpleFactory = simpleFactory;
        do {
            orderType = gettype();
            //通过工厂对象返回Pizza具体的某个实现类
            pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);
            //订购成过
            if(pizza != null){
                //输出piza 制作过程
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            }else {
                System.out.println("没有该披萨");
                break;
            }
        }while (true);
    }
    
    //静态方式
   /* public OrderPizza(){
        do {
            orderType = gettype();
            //简单工厂  使用静态方法
            pizza = SimpleFactory.createPizza2(orderType);
            //订购成过
            if(pizza != null){
                //输出piza 制作过程
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            }else {
                System.out.println("没有该披萨");
                break;
            }
        }while (true);
    }
  */

    /**获取控制台输入的披萨种类，并返回*/
    private String gettype() {
        try {
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.print("input pizza 种类:");
            String str = strin.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}
//---------------------------------------------------------------------
//相当于一个客户端 发出订购
public class PizzaStore {
    public static void main(String[] args) {
        //使用简单工厂模式
        new OrderPizza(new SimpleFactory());
        System.out.println("退出程序");
    }
}

工厂方法模式

基本介绍

工厂方法模式：定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。

应用实例

新的需求：披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如北京的奶酪pizza、北京的胡椒pizza 或者是伦敦的奶酪pizza、伦敦的胡椒pizza。

思路1

使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如BJPizzaSimpleFactory、 LDPizzaSimpleFactory 等等.从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好

思路2

使用工厂方法模式，将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现。

UML类图：

public abstract class Pizza {
    /**披萨的名字*/
    protected String name;
    /**准备原材料  不同的披萨不一样 因此做成抽象方法*/
    public abstract void prepare();
    /**烘烤*/
    public void bake() {
        System.out.println(name + " baking;");
    }
    /**切割*/
    public void cut() {
        System.out.println(name + " cutting;");
    }
    /**打包*/
    public void box() {
        System.out.println(name + " boxing;");
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
public class BJCheesePizz extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        setName("北京奶油");
        System.out.println("给北京奶酪披萨 准备原材料");
    }
}
public class BJPepperPizza extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        setName("北京胡椒");
        System.out.println("给北京胡椒披萨 准备原材料");
    }
}
public class LDCheesePizz extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        setName("伦敦奶酪");
        System.out.println("给伦敦奶酪披萨 准备原材料");
    }
}
public class LDPepperPizza extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        setName("伦敦胡椒");
        System.out.println("给伦敦胡椒披萨 准备原材料");
    }
}
//---------------------------------------------------------------------
//披萨工厂抽象类/订购类
public abstract class OrderPizza {
    /**定义一个抽象方法 createPizza 让各个工厂子类自己实现*/
    abstract Pizza createPizza(String orderType);

    /**实例化/使用任意一个子类的之后都会先初始化父类，那么OrderPizza构造器就会被调用*/
    public OrderPizza(){
        Pizza pizza = null;
        do {
            //抽象方法  由工厂子类完成
            pizza = createPizza(gettype());
            //订购成过
            if(pizza != null){
                //输出piza 制作过程
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            }else {
                System.out.println("没有该披萨");
                break;
            }
        }while (true);
    }

    /**获取控制台输入的披萨种类，并返回*/
    private String gettype() {
        try {
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.print("input pizza 种类:");
            String str = strin.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}
//具体实现
public class BJOrderPizza extends OrderPizza {
    
    Pizza createPizza(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        if(orderType.equals("cheese")){
            pizza = new BJCheesePizz();
        }else if(orderType.equals("pepper")){
            pizza = new BJPepperPizza();
        }else {
            return null;
        }

        return pizza;
    }
}
public class LDOrderPizza extends OrderPizza {
    
    Pizza createPizza(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        if(orderType.equals("cheese")){
            pizza = new LDCheesePizz();
        }else if(orderType.equals("pepper")){
            pizza = new LDPepperPizza();
        }else {
            return null;
        }
        return pizza;
    }
}
//---------------------------------------------------------------------
//订购
public class PizzaStore {
    public static void main(String[] args) {
        //new BJOrderPizza();
        new LDOrderPizza();
    }
}

抽象工厂模式

基本介绍

抽象工厂模式：定义了一个interface用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类
抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。
将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂) 和具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。

应用实例

使用抽象工厂模式来完成披萨项目.

UML类图：

public abstract class Pizza {
    /**披萨的名字*/
    protected String name;
    /**准备原材料  不同的披萨不一样 因此做成抽象方法*/
    public abstract void prepare();
    /**烘烤*/
    public void bake() {
        System.out.println(name + " baking;");
    }
    /**切割*/
    public void cut() {
        System.out.println(name + " cutting;");
    }
    /**打包*/
    public void box() {
        System.out.println(name + " boxing;");
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
public class BJCheesePizz extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        setName("北京奶酪");
        System.out.println("给北京奶酪披萨 准备原材料");
    }
}
public class BJPepperPizza extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        setName("北京胡椒");
        System.out.println("给北京胡椒披萨 准备原材料");
    }
}
public class LDCheesePizz extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        setName("伦敦奶酪");
        System.out.println("给伦敦奶酪披萨 准备原材料");
    }
}
public class LDPepperPizza extends Pizza {
    @Override
    public void prepare() {
        setName("伦敦胡椒");
        System.out.println("给伦敦胡椒披萨 准备原材料");
    }
}
//---------------------------------------------------------------------
//抽象层（接口）
public interface AbsFactory {
    Pizza create(String orderType);
}
//具体实现 将对象的实例化推迟到子类（工厂方法模式特性）
public class BJFactory implements AbsFactory {
    
    public Pizza create(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        if(orderType.equals("cheese")){
            pizza = new BJCheesePizz();
        }else if(orderType.equals("pepper")){
            pizza = new BJPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }
}
public class LDFactory implements AbsFactory {
    
    public Pizza create(String orderType) {
        Pizza pizza = null;
        if(orderType.equals("cheese")){
            pizza = new LDCheesePizz();
        }else if(orderType.equals("pepper")){
            pizza = new LDPepperPizza();
        }
        return pizza;
    }
}
//---------------------------------------------------------------------
//OrderPizza与AbsFactory接口进行聚合 由AbsFactory工厂决定创建出那种产品类实例（简单工厂模式特性）
public class OrderPizza {
	//抽象层（接口）
    AbsFactory factory;

    public OrderPizza(AbsFactory factory){
        setFactroy(factory);
    }
    //传入AbsFactory接口的具体实现完成订购
    private void setFactroy(AbsFactory factory){
        String orderType;
        do {
            orderType = gettype();
            Pizza pizza = factory.create(orderType);
            //订购成过
            if(pizza != null){
                //输出piza 制作过程
                pizza.prepare();
                pizza.bake();
                pizza.cut();
                pizza.box();
            }else {
                System.out.println("没有该披萨");
                break;
            }
        }while (true);
    }

    /**获取控制台输入的披萨种类，并返回*/
    private String gettype() {
        try {
            BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.print("input pizza 种类:");
            String str = strin.readLine();
            return str;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }
}
//---------------------------------------------------------------------
//订购
public class PizzaStore {
    public static void main(String[] args) {
        //new OrderPizza(new BJFactory());
        new OrderPizza(new LDFactory());
    }
}

工厂模式在JDK-Calendar 应用的源码分析

JDK 中的Calendar类中，就使用了简单工厂模式

工厂模式小结

工厂模式的意义将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。
三种工厂模式 (简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式)
设计模式的依赖抽象原则

重点：

1. 创建对象实例时，不要直接 new 类, 而是把这个new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用。 
2. 不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现interface(接口) 
3. 不要覆盖基类中已经实现的方法。

原型模式

应用案例

克隆羊问题：现在有一只羊tom，姓名为: tom, 年龄为：1，颜色为：白色，请编写程序创建和tom 羊属性完全相同的10只羊。

传统方式解决克隆羊问题

UML类图：

//羊对象
public class Sheep {
    private String name;
    private int age;
    private String color;

    public Sheep(String name, int age, String color) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }
    
    //此处get/set 已经toString全部省略...
}
//--------------------------------------------------------------------------------
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //传统的方法
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        Sheep sheep4 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        //省略...
        System.out.println(sheep);
        System.out.println(sheep2);
        System.out.println(sheep3);
        System.out.println(sheep4);
        //省略...
    }
}

传统方式优缺点

优点是比较好理解，简单易操作。
在创建新的对象时，总是需要重新获取原始对象的属性，如果创建的对象比较复杂时，效率较低
总是需要重新初始化对象，而不是动态地获得对象运行时的状态, 不够灵活
改进的思路分析

思路：Java中Object类是所有类的根类，Object类提供了一个clone()方法，该方法可以将一个Java对象复制一份，但是需要实现clone的Java类必须要实现一个接口Cloneable，该接口表示该类能够复制且具有复制的能力 => 原型模式

原型模式-基本介绍

原型模式(Prototype模式)是指：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型，创建新的对象
原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节
工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建，即对象.clone()

原型模式解决克隆羊问题

UML类图：

//羊对象
public class Sheep implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    private String color;

    public Sheep(String name, int age, String color) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }
    
    //此处get/set 已经toString全部省略...
    
    /**克隆该实例 使用默认的clone方法来完成*/
    
    protected Object clone(){
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }
}
//--------------------------------------------------------------------------------

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("原型模式完成对象的创建/克隆");
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        //克隆
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheep.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone();
        Sheep sheep4 = (Sheep)sheep.clone();
        //省略...

        System.out.println(sheep);
        System.out.println(sheep2);
        System.out.println(sheep3);
        System.out.println(sheep4);
        //省略...

        System.out.println(sheep.hashCode());
        System.out.println(sheep2.hashCode());
    }
}

原型模式在Spring框架中源码分析

浅拷贝和深拷贝

浅拷贝的基本介绍

对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。
对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值
前面我们克隆羊就是浅拷贝如果拷贝的对象中存在引用属性则拷贝的所有对象中的引用属性都是直接引用原型对象中的引用属性的地址，都会是同一个对象
浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现

sheep = (Sheep) super.clone();

深拷贝的基本介绍

制对象的所有基本数据类型的成员变量值
为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象进行拷贝
深拷贝实现方式1：重写clone方法来实现深拷贝
深拷贝实现方式2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

深拷贝应用实例

两个应用实例共用的类

//待克隆对象中的属性对象
public class DeepCloneableTarget implements Cloneable {
	private static final long serialVersionUID = 1L;

	private String cloneName;
	private String cloneClass;

	public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) {
		this.cloneName = cloneName;
		this.cloneClass = cloneClass;
	}

    /**因为本类没有引用类型 所以实现下来的方法可以直接使用*/
	@Override
	protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
		return super.clone();
	}
    
	//toString省略..
}

使用重写clone方法实现深拷贝（不推荐）

//待克隆对象
public class DeepProtoType implements Cloneable {

    /**String类型*/
    public String name;
    /**引用类型*/
    public DeepCloneableTarget target;

    /**深拷贝方式一  使用clone方法*/
    @Override
    protected Object clone() {
        DeepProtoType deep = null;
        try {
            //这里先完成对基本数据类型(属性)和String的克隆
            deep = (DeepProtoType)super.clone();
            //对引用类型的属性 进行单独处理
            deep.target = (DeepCloneableTarget) deep.target.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return deep;
    }
    
  //toString省略..
}
//-------------------------------------------------------------------------
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        DeepProtoType deep = new DeepProtoType();
        deep.name = "孙悟空";
        deep.target =
                new DeepCloneableTarget("大圣","xxxx.");
        
        DeepProtoType deep2 = (DeepProtoType)deep.clone();
        System.out.println(deep + "	target属性的hashCode：" + deep.target.hashCode());
        System.out.println(deep2 + "	target属性的hashCode：" + deep2.target.hashCode());

    }
}

通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

//待克隆对象
public class DeepProtoType implements Cloneable {

    /**String类型*/
    public String name;
    /**引用类型*/
    public DeepCloneableTarget target;

    /**深拷贝方式二  通过对象的序列化实现（推荐|）*/
    public Object deepClone(){
        //声明流对象
        //字节数组输出流
        ByteArrayOutputStream bos = null;;
        //对象输出流
        ObjectOutputStream oos = null;
        //字节数组输入流
        ByteArrayInputStream bis = null;
        //对象输入流
        ObjectInputStream ois = null;

        DeepProtoType deep = null;
        try {
            //序列化
            bos = new ByteArrayOutputStream();
            oos = new ObjectOutputStream(bos);
            //当前这个对象以对象流的方式输出
            oos.writeObject(this);

            //反序列化  再读取刚输出的内容/对象
            bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ois = new ObjectInputStream(bis);

            deep = (DeepProtoType)ois.readObject();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                ois.close();
                bis.close();
                oos.close();
                bos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return deep;
    }
    
  //toString省略..
}
//-------------------------------------------------------------------------
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        DeepProtoType deep = new DeepProtoType();
        deep.name = "孙悟空";
        deep.target =
                new DeepCloneableTarget("大圣","xxxx.");
        DeepProtoType deep2 = (DeepProtoType)deep.deepClone();
        
        System.out.println(deep + "	target属性的hashCode：" + deep.target.hashCode());
        System.out.println(deep2 + "	target属性的hashCode：" + deep2.target.hashCode());

    }
}

原型模式的注意事项和细节

创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率
不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态
如果原始对象发生变化(增加或者减少属性)，其它克隆对象的也会发生相应的变化，无需修改代码
在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码
缺点：需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，需要修改其源代码，违背了ocp原则，这点请注意.

建造者模式

应用案例

盖房项目需求

需要建房子：这一过程为打桩、砌墙、封顶
房子有各种各样的，比如普通房，高楼，别墅，各种房子的过程虽然一样，但是要求不要相同的.

传统方式

UML类图

代码示例

//抽象层
public abstract class AbstractHouse {
    /**打地基*/
    public abstract void buildBasic();
    /**砌墙*/
    public abstract void buildWalls();
    /**封顶*/
    public abstract void roofed();

    public void build(){
        buildBasic();
        buildWalls();
        roofed();
    }
}
//-----------------------------------------------------------------------------
//具体需求实现
public class CommonHouse extends AbstractHouse {
    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println("普通房子打地基");
    }
    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println("普通房子砌墙");
    }
    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println("普通房子封顶");
    }
}
//-----------------------------------------------------------------------------
//客户端调用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        commonHouse.build();
    }
}

传统方式解决盖房需求问题分析

优点是比较好理解，简单易操作。
设计的程序结构，过于简单，没有设计缓存层对象，程序的扩展和维护不好. 也就是说，这种设计方案，把产品(即：房子) 和创建产品的过程(即：建房子流程) 封装在一起，耦合性增强了。
解决方案：将产品和产品建造过程解耦 => 建造者模式.

建造者模式基本介绍

建造者模式（Builder Pattern） 又叫生成器模式，是一种对象构建模式。它可以将复杂对象的建造过程抽象出来（抽象类别），使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现（属性）的对象。
建造者模式 是一步一步创建一个复杂的对象，它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们，用户不需要知道内部的具体构建细节。

建造者模式的四个角色 + 原理类图

Product（产品角色）： 一个具体的产品对象。
Builder（抽象建造者）： 创建一个Product对象的各个部件指定的 接口/抽象类。
ConcreteBuilder（具体建造者）： 实现接口，构建和装配各个部件。
Director（指挥者）： 构建一个使用Builder接口的对象。它主要是用于创建一个复杂的对象。它主要有两个作用，一是：隔离了客户与对象的生产过程，二是：负责控制产品对象的生产过程。

建造者模式解决盖房需求

UML类图

代码示例

//产品 对应 Product角色
public class House {
    private String baise;
    private String wall;
    private String roofed;
    
    //此处get set 省略...
}
//-----------------------------------------------------------------------------
//抽象的建造者
public abstract class HouseBuilder {
    //产品
    protected House house = new House();
    /**将建造者的流程写好   抽象方法 具体子类实现    产品的构建过程*/
    public abstract void buildBaisc();
    public abstract void buildWalls();
    public abstract void roofed();
    /**建造房子完成后  将产品(房子)返回*/
    public House buildHouse(){
        return house;
    }
}
//-----------------------------------------------------------------------------
//具体实现  具体建造者
public class CommonHouse extends HouseBuilder {
    @Override
    public void buildBaisc() {
        System.out.println("普通房子打地基5米");
    }
    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println("普通房子砌墙10cm");
    }
    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println("普通房子屋顶");
    }
}
public class HighBuilding extends HouseBuilder {
    @Override
    public void buildBaisc() {
        System.out.println("高楼打地基100米");
    }
    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println("高楼砌墙20cm");
    }
    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println("高楼的玻璃屋顶");
    }
}
//-----------------------------------------------------------------------------
//指挥者 动态的指定制作流程 然后返回产品
public class HouseDirector {
    //聚合抽象的建造者（HouseBuilder）
    HouseBuilder houseBuilder = null;

    /**构造器传入  HouseBuilder*/
    public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    /**通过setter传入  HouseBuilder*/
    public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    /**如何处理建造房子的流程 交给指挥者*/
    public House constructHouse(){
        houseBuilder.buildBaisc();
        houseBuilder.buildWalls();
        houseBuilder.roofed();
        return houseBuilder.buildHouse();
    }
}
//-----------------------------------------------------------------------------
//调用示例
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //盖普通房子
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        //创建房子的指挥者
        HouseDirector houseDirector = new HouseDirector(commonHouse);
        //完成盖房子，返回产品(房子)
        House house = houseDirector.constructHouse();

        System.out.println("------------");

        //盖高楼
        HighBuilding highBuilding = new HighBuilding();
        //重置建造者  set新的需求
        houseDirector.setHouseBuilder(highBuilding);
        //完成盖房子，返回产品
        House house1 = houseDirector.constructHouse();
    }
}

建造者模式在JDK的应用和源码分析

java.lang.StringBuilder中的建造者模式

Appendable 接口定义了多个append方法(抽象方法), 即Appendable 为抽象建造者, 定义了抽象方法
AbstractStringBuilder 实现了 Appendable 接口方法，这里的 AbstractStringBuilder 已经是建造者，只是不能实例化
StringBuilder 即充当了指挥者角色，同时充当了具体的建造者，建造方法的实现是由 AbstractStringBuilder 完成, 而StringBuilder 继承了 AbstractStringBuilder ,StringBuilder中的所有方法都是通过调用/中转父类方法完成的

建造者模式的注意事项和细节

客户端(使用程序)不必知道产品内部组成的细节，将产品本身与产品的创建过程解耦，使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象
每一个具体建造者都相对独立，而与其他的具体建造者无关，因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者， 用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象
可以更加精细地控制产品的创建过程 。将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法中，使得创建过程更加清晰，也更方便使用程序来控制创建过程
增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，指挥者类针对抽象建造者类编程，系统扩展方便，符合 “开闭原则”
建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似，如果产品之间的差异性很大，则不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。
如果产品的内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大，因此在这种情况下，要考虑是否选择建造者模式.
抽象工厂模式VS建造者模式

抽象工厂模式实现对产品家族的创建，一个产品家族是这样的一系列产品：具有不

同分类维度的产品组合，采用抽象工厂模式不需要关心构建过程，只关心什么产品由什么工厂生产即可。而建造者模式则是要求按照指定的蓝图建造产品，它的主要目的是通过组装零配件而产生一个新产品

个人理解（可能有误）

抽象工厂模式

建造者模式

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原文地址：https://www.cnblogs.com/mikisakura/p/12983133.html

设计模式之《创建型模式》版块（基于Java）

单例设计模式

基本介绍

单例设计模式八种方式

饿汉式（静态常量）

应用实例

代码实现

优缺点说明

饿汉式（静态代码块）

应用实例

优缺点说明

懒汉式（线程不安全）

应用实例

优缺点说明

懒汉式（线程安全，同步方法）

应用实例

优缺点说明

懒汉式（线程安全，同步代码块）

应用实例

优缺点说明

双重检查

应用实例

优缺点说明

静态内部类

应用实例

优缺点说明

枚举

应用实例

优缺点说明

单例模式在JDK应用的源码分析

单例模式注意事项和细节说明 （重点）

工厂模式

简单工厂模式/静态工厂模式

基本介绍

应用实例

传统方式

传统的方式的优缺点

使用简单工厂模式

工厂方法模式

基本介绍

应用实例

抽象工厂模式

基本介绍

应用实例

工厂模式在JDK-Calendar 应用的源码分析

工厂模式小结

原型模式

应用案例

传统方式解决克隆羊问题

传统方式优缺点

原型模式-基本介绍

原型模式解决克隆羊问题

原型模式在Spring框架中源码分析

浅拷贝和深拷贝

浅拷贝的基本介绍

深拷贝的基本介绍

深拷贝应用实例

两个应用实例共用的类

使用 重写clone方法实现深拷贝 （不推荐）

通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

原型模式的注意事项和细节

建造者模式

应用案例

传统方式

UML类图

代码示例

传统方式解决盖房需求问题分析

建造者模式基本介绍

建造者模式的四个角色 + 原理类图

建造者模式解决盖房需求

UML类图

代码示例

建造者模式在JDK的应用和源码分析

建造者模式的注意事项和细节

个人理解（可能有误）

抽象工厂模式

建造者模式

单例模式注意事项和细节说明（重点）

使用重写clone方法实现深拷贝（不推荐）