经典设计模式共分为 3 种类型，分别是创建型、结构型和行为型。今天，我们先看下创建型设计模式的原理、实现、设计意图和应用场景。
创建型设计模式包括:单例模式、工厂模式、建造者模式、原型模式。它主要解决对象的创建问题，封装复杂的创建过程，解耦对象的创建代码和使用代码。
1. 单例模式单例模式用来创建全局唯一的对象。一个类只允许创建一个对象(或者叫实例)，那这个类就是一个单例类，这种设计模式就叫作单例模式。单例有几种经典的实现方式，它们分别 是:饿汉式、懒汉式、双重检测、静态内部类、枚举。
尽管单例是一个很常用的设计模式，在实际的开发中，我们也确实经常用到它，但是，有些 人认为单例是一种反模式(anti-pattern)，并不推荐使用，主要的理由有以下几点:
- 单例对 OOP 特性的支持不友好
- 单例会隐藏类之间的依赖关系
- 单例对代码的扩展性不友好
- 单例对代码的可测试性不友好
- 单例不支持有参数的构造函数
那有什么替代单例的解决方案呢?如果要完全解决这些问题，我们可能要从根上寻找其他方 式来实现全局唯一类。比如，通过工厂模式、IOC 容器来保证全局唯一性。有人把单例当作反模式，主张杜绝在项目中使用。我个人觉得这有点极端。模式本身没有对 错，关键看你怎么用。如果单例类并没有后续扩展的需求，并且不依赖外部系统，那设计成单例类就没有太大问题。对于一些全局类，我们在其他地方 new 的话，还要在类之间传来传去，不如直接做成单例类，使用起来简洁方便。
除此之外，单例有进程唯一单例、线程唯一单例、集群唯一单例、多例等扩展，这一部分在实际的开发中并不会被用到，但是可以扩展你的思路、锻炼你的逻辑思维。
示例
//双重检测
//没加volatile 是因为高版本的 Java 已经在 JDK 内部实现中解决了这个问题
//(解决的方法很简单，只要把对象 new 操作和初始化操作 设计为原子操作，就自然能禁止重排序)
public class IdGenerator {
private static IdGenerator instance;
private AtomicLong id = new AtomicLong(0);
private IdGenerator() {
}
public static IdGenerator getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (IdGenerator.class) { // 此处为类级别的锁
if (instance == null) {
instance = new IdGenerator();
}
}
}
return instance;
}
public long getId() {
return id.incrementAndGet();
}
}
//静态内部类
public class IdGenerator {
private AtomicLong id = new AtomicLong(0);
private IdGenerator() {
}
public long getId() {
return id.incrementAndGet();
}
private static class SingletonHolder {
private static final IdGenerator instance = new IdGenerator();
}
}
2. 工厂模式
工厂模式包括简单工厂、工厂方法、抽象工厂这 3 种细分模式。其中，简单工厂和工厂方
法比较常用，抽象工厂的应用场景比较特殊，所以很少用到，不是我们学习的重点。
工厂模式用来创建不同但是相关类型的对象(继承同一父类或者接口的一组子类)，由给定的参数来决定创建哪种类型的对象。实际上，如果创建对象的逻辑并不复杂，那我们直接通 过 new 来创建对象就可以了，不需要使用工厂模式。当创建逻辑比较复杂，是一个“大工程”的时候，我们就考虑使用工厂模式，封装对象的创建过程，将对象的创建和使用相分离。
当每个对象的创建逻辑都比较简单的时候，我推荐使用简单工厂模式，将多个对象的创建逻 辑放到一个工厂类中。当每个对象的创建逻辑都比较复杂的时候，为了避免设计一个过于庞大的工厂类，我们推荐使用工厂方法模式，将创建逻辑拆分得更细，每个对象的创建逻辑独立到各自的工厂类中。详细点说，工厂模式的作用有下面 4 个，这也是判断要不要使用工厂模式最本质的参考标准。
- 封装变化:创建逻辑有可能变化，封装成工厂类之后，创建逻辑的变更对调用者透明。
- 代码复用:创建代码抽离到独立的工厂类之后可以复用。
- 隔离复杂性:封装复杂的创建逻辑，调用者无需了解如何创建对象。
- 控制复杂度:将创建代码抽离出来，让原本的函数或类职责更单一，代码更简洁。
除此之外，工厂模式一个非常经典的应用场景:依赖注入框架，比如 Spring IOC、Google Guice，它用来集中创建、组装、管理对象，跟具体业务代码解耦，让程序员聚焦在业务代码的开发上。
示例
//简单工厂
public class RuleConfigParserFactory {
public static IRuleConfigParser createParser(String configFormat) {
IRuleConfigParser parser = null;
if ("json".equalsIgnoreCase(configFormat)) {
parser = new JsonRuleConfigParser();
} else if ("xml".equalsIgnoreCase(configFormat)) {
parser = new XmlRuleConfigParser();
} else if ("yaml".equalsIgnoreCase(configFormat)) {
parser = new YamlRuleConfigParser();
} else if ("properties".equalsIgnoreCase(configFormat)) {
parser = new PropertiesRuleConfigParser();
}
return parser;
}
}
//工厂方法
public interface IRuleConfigParserFactory {
IRuleConfigParser createParser();
}
public class XmlRuleConfigParserFactory implements IRuleConfigParserFactory {
@Override
public IRuleConfigParser createParser() {
return new XmlRuleConfigParser();
}
}
public class YamlRuleConfigParserFactory implements IRuleConfigParserFactory {
@Override
public IRuleConfigParser createParser() {
return new YamlRuleConfigParser();
}
}
3. 建造者模式
建造者模式用来创建复杂对象，可以通过设置不同的可选参数，“定制化”地创建不同的对象。建造者模式的原理和实现比较简单，重点是掌握应用场景，避免过度使用。如果一个类中有很多属性，为了避免构造函数的参数列表过长，影响代码的可读性和易用 性，我们可以通过构造函数配合 set() 方法来解决。但是，如果存在下面情况中的任意一种，我们就要考虑使用建造者模式了。
- 我们把类的必填属性放到构造函数中，强制创建对象的时候就设置。如果必填的属性有 很多，把这些必填属性都放到构造函数中设置，那构造函数就又会出现参数列表很长的 问题。如果我们把必填属性通过 set() 方法设置，那校验这些必填属性是否已经填写的逻 辑就无处安放了。
- 如果类的属性之间有一定的依赖关系或者约束条件，我们继续使用构造函数配合 set() 方 法的设计思路，那这些依赖关系或约束条件的校验逻辑就无处安放了。
- 如果我们希望创建不可变对象，也就是说，对象在创建好之后，就不能再修改内部的属 性值，要实现这个功能，我们就不能在类中暴露 set() 方法。构造函数配合 set() 方法来
示例
public class ResourcePoolConfig {
private String name;
private int maxTotal;
private int maxIdle;
private int minIdle;
private ResourcePoolConfig(Builder builder) {
this.name = builder.name;
this.maxTotal = builder.maxTotal;
this.maxIdle = builder.maxIdle;
this.minIdle = builder.minIdle;
}
//我们将Builder类设计成了ResourcePoolConfig的内部类。
//我们也可以将Builder类设计成独立的非内部类ResourcePoolConfigBuilder。
public static class Builder {
private static final int DEFAULT_MAX_TOTAL = 8;
private static final int DEFAULT_MAX_IDLE = 8;
private static final int DEFAULT_MIN_IDLE = 0;
private String name;
private int maxTotal = DEFAULT_MAX_TOTAL;
private int maxIdle = DEFAULT_MAX_IDLE;
private int minIdle = DEFAULT_MIN_IDLE;
public ResourcePoolConfig build() {
// 校验逻辑放到这里来做，包括必填项校验、依赖关系校验、约束条件校验等
if (StringUtils.isBlank(name)) {
throw new IllegalArgumentException("...");
}
if (maxIdle > maxTotal) {
throw new IllegalArgumentException("...");
}
if ((minIdle > maxTotal) || (minIdle > maxIdle)) {
throw new IllegalArgumentException("...");
}
return new ResourcePoolConfig(this);
}
public Builder setName(String name) {
if (StringUtils.isBlank(name)) {
throw new IllegalArgumentException("...");
}
this.name = name;
return this;
}
public Builder setMaxTotal(int maxTotal) {
if (maxTotal <= 0) {
throw new IllegalArgumentException("...");
}
this.maxTotal = maxTotal;
return this;
}
public Builder setMaxIdle(int maxIdle) {
if (maxIdle < 0) {
throw new IllegalArgumentException("...");
}
this.maxIdle = maxIdle;
return this;
}
public Builder setMinIdle(int minIdle) {
if (minIdle < 0) {
throw new IllegalArgumentException("...");
}
this.minIdle = minIdle;
return this;
}
}
}
4. 原型模式
如果对象的创建成本比较大，而同一个类的不同对象之间差别不大(大部分字段都相同)， 在这种情况下，我们可以利用对已有对象(原型)进行复制(或者叫拷贝)的方式，来创建新对象，以达到节省创建时间的目的。这种基于原型来创建对象的方式就叫作原型模式。
原型模式有两种实现方法，深拷贝和浅拷贝。浅拷贝只会复制对象中基本数据类型数据和引 用对象的内存地址，不会递归地复制引用对象，以及引用对象的引用对象…而深拷贝得到的是一份完完全全独立的对象。所以，深拷贝比起浅拷贝来说，更加耗时，更加耗内存空间。
如果要拷贝的对象是不可变对象，浅拷贝共享不可变对象是没问题的，但对于可变对象来说，浅拷贝得到的对象和原始对象会共享部分数据，就有可能出现数据被修改的风险，也就变得复杂多了。除非操作非常耗时，比较推荐使用浅拷贝，否则，没有充分的理由，不要为了一点点的性能提升而使用浅拷贝。
示例
public class Demo {
private HashMap currentKeywords=new HashMap<>();
private long lastUpdateTime = -1;
public void refresh() {
// Shallow copy
HashMap newKeywords = currentKeywords;
// 从数据库中取出更新时间>lastUpdateTime的数据，放入到newKeywords中
List toBeUpdatedSearchWords = getSearchWords(lastUpdateTime);
long maxNewUpdatedTime = lastUpdateTime;
for (SearchWord searchWord : toBeUpdatedSearchWords) {
if (searchWord.getLastUpdateTime() > maxNewUpdatedTime) {
maxNewUpdatedTime = searchWord.getLastUpdateTime();
}
if (newKeywords.containsKey(searchWord.getKeyword())) {
newKeywords.remove(searchWord.getKeyword());
}
newKeywords.put(searchWord.getKeyword(), searchWord);
}
lastUpdateTime = maxNewUpdatedTime;
currentKeywords = newKeywords;
}
private List getSearchWords(long lastUpdateTime) {
return null;
}
}
好了，常见的创建型设计模式就总结道这里了，希望对你有所帮组。
