參考網(wǎng)站：設(shè)計模式

創(chuàng)建型模式

單例模式

• 定義：指一個類只能有一個實例，且該類能自行創(chuàng)建這個實例的一種模式。例如，Windows中只能打開一個任務(wù)管理器，這樣可以避免因打開多個任務(wù)管理器窗口而造成資源的浪費，或出現(xiàn)各個窗口顯示內(nèi)容的不一致等錯誤。
• 3個特點：
  1. 單例類只有一個對象
  2. 該單例對象必須由單例類自行創(chuàng)建
  3. 單例類對外提供一個訪問該單例的全局訪問點
• 優(yōu)點：
  1. 單例模式可以保證內(nèi)存里只有一個實例，減少了內(nèi)存的開銷。
  2. 可以避免對資源的多重占用
  3. 單例模式設(shè)置全局訪問點，可以優(yōu)化和共享資源的訪問。
• 缺點：
  1. 單例模式一般沒有接口，擴展困難。如果要擴展，則除了修改原來的代碼，沒有第二種途徑。
  2. 在并發(fā)測試中，單例模式不利于代碼調(diào)優(yōu)。在調(diào)試過程中，如果單例中的代碼沒有執(zhí)行完，也不能模擬生成一個新的對象。
  3. 單例模式的功能代碼通常寫在一個類中，如果功能設(shè)計不合理，則很容易違背單一職責(zé)的原則。
• 應(yīng)用場景
  1. 需要頻繁創(chuàng)建的一些類，使用單例可以降低系統(tǒng)的內(nèi)存壓力，減少GC。
  2. 某類只要求生成一個對象的時候。
  3. 某些類創(chuàng)建實例時占用資源較多，或?qū)嵗臅r較長，且經(jīng)常使用。
  4. 頻繁訪問數(shù)據(jù)庫或文件的對象。(只建立一次連接)
  5. 對于一些控制硬件級別的操作，或者從系統(tǒng)上講應(yīng)當(dāng)是單一控制邏輯的操作，如果有多個實例，則系統(tǒng)會完全亂套。
  6. 當(dāng)對象需要被共享時。由于單例模式只允許創(chuàng)建一個對象，共享該對象可以節(jié)省內(nèi)存。

原型模式

• 定義：用一個已經(jīng)創(chuàng)建的實例作為原型，通過復(fù)制該原型對象來創(chuàng)建一個和原型相同或相似的新對象。在這里，原型實例指定了要創(chuàng)建的對象的種類。用這種方法創(chuàng)建對象非常高效，根本無需知道對象創(chuàng)建的細(xì)節(jié)。
• 模式的結(jié)構(gòu)
  由于Java提供了對象的clone()方法，所以用Java實現(xiàn)原型模式很簡單。
  原型模式包含以下主要角色：
  1. 抽象原型類：規(guī)定了具體原型對象必須實現(xiàn)的接口
  2. 具體原型類：實現(xiàn)抽象原型類中的clone()方法，它是可被復(fù)制的對象
  3. 訪問類：使用具體原型類中的clone()方法來復(fù)制新的對象
• 模式的實現(xiàn)：
  原型模式的克隆分為淺克隆和深克隆
  1. 淺克?。簞?chuàng)建一個新對象，新對象的屬性和原來對象完全相同，對于非基本類型屬性，仍指向原有屬性所指向的對象的內(nèi)存地址
  2. 深克?。簞?chuàng)建一個新對象，屬性中引用的其他對象也會被克隆，不再指向原有對象地址。
• 應(yīng)用場景：
  1. 對象之間相同或相似，即只是個別屬性不同的時候
  2. 創(chuàng)建對象成本較大，例如初始化時間太長，占用CPU太多，或者占用網(wǎng)絡(luò)資源太多等，需要優(yōu)化資源
  3. 創(chuàng)建一個對象需要繁瑣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和訪問權(quán)限等，需要提高性能或者提高安全性
  4. 系統(tǒng)中大量使用該類對象，且各個調(diào)用者都需要給它重新賦值

簡單(靜態(tài))工廠模式

• 工廠模式定義：定義一個創(chuàng)建產(chǎn)品對象的工廠接口，將產(chǎn)品對象的實際創(chuàng)建工作推遲到具體子工廠類當(dāng)中。
• 簡單工廠模式：有一個具體的工廠類，可以生成多個不同的產(chǎn)品。
• 優(yōu)點：

1. 工廠類包含必要的邏輯判斷，可以決定在什么時候創(chuàng)建哪一個產(chǎn)品的實例。客戶端可以免除直接創(chuàng)建產(chǎn)品對象的職責(zé)，很方便地創(chuàng)建出相應(yīng)的產(chǎn)品。工廠和產(chǎn)品的職責(zé)區(qū)分明確。
2. 客戶端無需知道所創(chuàng)建具體產(chǎn)品的類名，只需要知道參數(shù)即可。
3. 也可以引入配置文件，在不修改客戶端代碼的情況下更換和添加新的具體產(chǎn)品類。

• 缺點：

1. 簡單工廠模式的工廠類單一，負(fù)責(zé)所有產(chǎn)品的創(chuàng)建，職責(zé)過重，一旦異常，整個系統(tǒng)將受影響。且工廠類代碼會非常臃腫，違背高聚合原則。
2. 使用簡單工廠模式會增加系統(tǒng)中類的個數(shù)（引入新的工廠類），增加系統(tǒng)的復(fù)雜度和理解難度。
3. 系統(tǒng)擴展困難，一旦增加新產(chǎn)品不得不修改工廠邏輯，在產(chǎn)品類型較多時，可能造成邏輯過于復(fù)雜
4. 簡單工廠模式使用static工廠方法，造成工廠角色無法形成基于繼承的等級結(jié)構(gòu)。

• 應(yīng)用場景：
  對于產(chǎn)品種類相對較少的情況，考慮使用簡單工廠模式。使用簡單工廠模式的客戶端只需要傳入工廠類的參數(shù)，不需要關(guān)心如何創(chuàng)建對象的邏輯，可以很方便地創(chuàng)建所需產(chǎn)品。
• 模式的結(jié)構(gòu)：

1. 簡單工廠（SimpleFactory）：是簡單工廠模式的核心，負(fù)責(zé)實現(xiàn)創(chuàng)建所有實例的內(nèi)部邏輯。工廠類的創(chuàng)建產(chǎn)品類的方法可以被外界直接調(diào)用，創(chuàng)建所需的產(chǎn)品對象。
2. 抽象產(chǎn)品（Product）：是簡單工廠創(chuàng)建的所有對象的父類，負(fù)責(zé)描述所有實例共有的公共接口。
3. 具體產(chǎn)品（ConcreteProduct）：是簡單工廠模式的創(chuàng)建目標(biāo)。

工廠方法模式

• 優(yōu)點：

1. 用戶只需要知道具體工廠的名稱就可得到所要的產(chǎn)品，無須知道產(chǎn)品的具體創(chuàng)建過程。
2. 靈活性增強，對于新產(chǎn)品的創(chuàng)建，只需多寫一個相應(yīng)的工廠類。
3. 高層模塊只需要知道產(chǎn)品的抽象類，無須關(guān)心其他實現(xiàn)類。

• 缺點：

1. 類的個數(shù)容易過多，增加復(fù)雜度
2. 增加了系統(tǒng)的抽象性和理解難度
3. 抽象產(chǎn)品只能生產(chǎn)一種產(chǎn)品，此弊端可以使用抽象工廠模式解決

• 應(yīng)用場景：

1. 客戶只知道創(chuàng)建產(chǎn)品的工廠名，而不知道具體的產(chǎn)品名。
2. 創(chuàng)建對象的任務(wù)由多個具體子工廠中的某一個完成，而抽象工廠只提供創(chuàng)建產(chǎn)品的接口。
3. 客戶不關(guān)心創(chuàng)建產(chǎn)品的細(xì)節(jié)，只關(guān)心產(chǎn)品的品牌

• 模式的結(jié)構(gòu)

1. 抽象工廠（Abstract Factory）：提供了創(chuàng)建產(chǎn)品的接口，調(diào)用者通過它訪問具體工廠的工廠方法 newProduct() 來創(chuàng)建產(chǎn)品。
2. 具體工廠（ConcreteFactory）：主要是實現(xiàn)抽象工廠中的抽象方法，完成具體產(chǎn)品的創(chuàng)建。
3. 抽象產(chǎn)品（Product）：定義了產(chǎn)品的規(guī)范，描述了產(chǎn)品的主要特性和功能。

4. 具體產(chǎn)品（ConcreteProduct）：實現(xiàn)了抽象產(chǎn)品角色所定義的接口，由具體工廠來創(chuàng)建，它同具體工廠之間一一對應(yīng)。
   工廠方法模式

抽象工廠模式

• 定義：工廠方法模式的升級版本，工廠方法模式只生產(chǎn)一個等級的產(chǎn)品，而抽象工廠模式可以生產(chǎn)多個等級的產(chǎn)品。
• 使用場景：

1. 系統(tǒng)中有多個產(chǎn)品族，每個具體工廠創(chuàng)建同一族但屬于不同等級結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品
2. 系統(tǒng)一次只可能消費其中某一族產(chǎn)品，即同組的產(chǎn)品一起使用

• 優(yōu)點：

1. 可以在類的內(nèi)部對產(chǎn)品族中相關(guān)聯(lián)的多等級產(chǎn)品共同管理，而不必專門引入多個新的類來進(jìn)行管理。
2. 當(dāng)需要產(chǎn)品族時，抽象工廠可以保證客戶端始終只使用同一個產(chǎn)品的產(chǎn)品族
3. 抽象工廠增強了程序的可擴展性，當(dāng)增加一個新的產(chǎn)品族時，不需要修改原代碼

• 缺點：
  當(dāng)產(chǎn)品族中需要增加一個新的產(chǎn)品時，所有工廠類都需要進(jìn)行修改。增加了系統(tǒng)的抽象性和理解難度

• 模式的結(jié)構(gòu)：
  

  同工廠方法模式一樣，但是抽象工廠中方法個數(shù)不同，抽象產(chǎn)品的個數(shù)也不同
  抽象工廠模式

建造者模式

• 定義：指將一個復(fù)雜對象的構(gòu)造與它的表示分離，使同樣的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的表示。它是將一個復(fù)雜的對象分解為多個簡單的對象，然后一步一步構(gòu)建而成。
• 優(yōu)點：

1. 封裝性好，構(gòu)建和表示分離。
2. 擴展性好，各個具體的建造者相互獨立，有利于系統(tǒng)的街耦
3. 客戶端不必知道產(chǎn)品內(nèi)部組成的細(xì)節(jié)，建造者可以對創(chuàng)建過程逐步細(xì)化，而不對其它模塊產(chǎn)生任何影響，便于控制細(xì)節(jié)風(fēng)險

• 缺點：

1. 產(chǎn)品的組成部分必須相同，這限制了其使用范圍
2. 如果產(chǎn)品的內(nèi)部變化復(fù)雜，產(chǎn)品內(nèi)部發(fā)生變化，則建造者也要同步修改，后期維護(hù)成本較大。

• 區(qū)別（與工廠模式）：

1. 建造者模式更加注重方法的調(diào)用順序，工廠模式注重創(chuàng)建對象。
2. 創(chuàng)建對象的力度不同，建造者模式創(chuàng)建復(fù)雜的對象，由各種復(fù)雜的部件組成，工廠模式創(chuàng)建出來的對象都一樣
3. 關(guān)注重點不一樣，工廠模式只需要把對象創(chuàng)建出來就可以了，而建造者模式不僅要創(chuàng)建出對象，還要知道對象由哪些部件組成。
4. 建造者模式根據(jù)建造過程中的順序不一樣，最終對象部件組成也不一樣。

• 模式的結(jié)構(gòu)

1. 產(chǎn)品角色（Product）：它是包含多個組成部件的復(fù)雜對象，由具體建造者來創(chuàng)建其各個零部件。
2. 抽象建造者（Builder）：它是一個包含創(chuàng)建產(chǎn)品各個子部件的抽象方法的接口，通常還包含一個返回復(fù)雜產(chǎn)品的方法 getResult()。
3. 具體建造者(Concrete Builder）：實現(xiàn) Builder 接口，完成復(fù)雜產(chǎn)品的各個部件的具體創(chuàng)建方法。
4. 指揮者（Director）：它調(diào)用建造者對象中的部件構(gòu)造與裝配方法完成復(fù)雜對象的創(chuàng)建，在指揮者中不涉及具體產(chǎn)品的信息。

• 應(yīng)用場景：

1. 相同的方法，不同的執(zhí)行順序，產(chǎn)生不同的結(jié)果
2. 多個部件或零件，都可以裝配到一個對象中，但是產(chǎn)生的結(jié)果又不相同。
3. 初始化一個對象特別復(fù)雜，參數(shù)多，而且很多參數(shù)都具有默認(rèn)值