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单例模式
工厂模式
一般情况下，工厂模式分为三种更加细分的类型：简单工厂、工厂方法和抽象工厂(项目中使用较少，不怎么使用)。
简单工厂
两种实现方式：
// 类似 懒汉式
public static void main(String[] args) {
JsonRuleConfigParser jsonRuleConfigParser =
(JsonRuleConfigParser)RuleConfigParserFactory.createParser("json");
// 直接使用即可
}
class RuleConfigParserFactory02 {
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();
}
}
}
// 饿汉式
public static void main(String[] args) {
JsonRuleConfigParser jsonRuleConfigParser =
(JsonRuleConfigParser)RuleConfigParserFactory.createParser("json");
// 直接使用即可
}
public class RuleConfigParserFactory {
private static final Map cachedParsers = new HashMap<>();
static {
cachedParsers.put("json", new JsonRuleConfigParser());
cachedParsers.put("xml", new XmlRuleConfigParser());
cachedParsers.put("yaml", new YamlRuleConfigParser());
cachedParsers.put("properties", new PropertiesRuleConfigParser());
}
public static IRuleConfigParser createParser(String configFormat) {
if (configFormat == null || configFormat.isEmpty()) {
//返回null还是IllegalArgumentException全凭你自己说了算
return null;
}
IRuleConfigParser parser = cachedParsers.get(configFormat.toLowerCase());
return parser;
}
}
大部分工厂类都是以“Factory”这个单词结尾的，但也不是必须的，比如Java中的 DateFormat、Calender。除此之外，工厂类中创建对象的方法一般都是create开头，比如代码中的createParser()，但有的也命名为getInstance()、createInstance()、newInstance()，有的甚至命名为valueOf()（比如Java String类的valueOf()函数）等等，这个我们根据具体的场景和习惯来命名就好。
- 弊端：简单工厂模式的代码实现中，有多处 if 分支判断逻辑，违背开闭原则。
工厂方法
如果我们非得要将if分支逻辑去掉，那该怎么办呢？比较经典处理方法就是利用多态。按照多态的实现思路，对上面的代码进行重构。重构之后的代码如下所示：
interface IRuleConfigParserFactory {
IRuleConfigParser createParser();
}
class JsonRuleConfigParserFactory implements IRuleConfigParserFactory {
@Override
public IRuleConfigParser createParser() {
// 1. 读取文件
// 2. 查找其他类
// 3. 组合 JsonRuleConfigParser 对象
return new JsonRuleConfigParser();
}
}
class XmlRuleConfigParserFactory implements IRuleConfigParserFactory {
@Override
public IRuleConfigParser createParser() {
return new XmlRuleConfigParser();
}
}
class YamlRuleConfigParserFactory implements IRuleConfigParserFactory {
@Override
public IRuleConfigParser createParser() {
return new YamlRuleConfigParser();
}
}
class PropertiesRuleConfigParserFactory implements IRuleConfigParserFactory {
@Override
public IRuleConfigParser createParser() {
return new PropertiesRuleConfigParser();
}
}
//因为工厂类只包含方法，不包含成员变量，完全可以复用，
//不需要每次都创建新的工厂类对象，所以，简单工厂模式的第二种实现思路更加合适。
class RuleConfigParserFactoryMap {
//工厂的工厂
private static final Map<String, IRuleConfigParserFactory> cachedFactories = new HashMap<>();
static {
cachedFactories.put("json", new JsonRuleConfigParserFactory());
cachedFactories.put("xml", new XmlRuleConfigParserFactory());
cachedFactories.put("yaml", new YamlRuleConfigParserFactory());
cachedFactories.put("properties", new PropertiesRuleConfigParserFactory());
}
public static IRuleConfigParserFactory getParserFactory(String type) {
if (type == null || type.isEmpty()) {
return null;
}
IRuleConfigParserFactory parserFactory = cachedFactories.get(type.toLowerCase());
return parserFactory;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
IRuleConfigParserFactory parserFactory = RuleConfigParserFactoryMap.getParserFactory("json");
if (parserFactory == null) {
throw new Exception("Rule config file format is not supported: ");
}
IRuleConfigParser parser = parserFactory.createParser();
}
}
当我们需要添加新的规则配置解析器的时候，我们只需要创建新的 parser类和parser factory类，并且在 RuleConfigParserFactoryMap类中，将新的parser factory对象添加到cachedFactories中即可。代码的改动非常少，基本上符合开闭原则。
那什么时候该用工厂方法模式，而非简单工厂模式呢？
- 当对象的创建逻辑比较复杂，不只是简单的 new 一下就可以，而是要组合其他类对象，做各种初始化操作的时候，我们推荐使用工厂方法模式，将复杂的创建逻辑拆分到多个工厂类中，让每个工厂类都不至于过于复杂。而使用简单工厂模式，将所有的创建逻辑都放到一个工厂类中，会导致这个工厂类变得很复杂。
如图：
如果放在简单工厂中实现的话，那么就是下面这样子的啦：
- 在某些场景下，如果对象不可复用，那工厂类每次都要返回不同的对象。如果我们使用简单工厂模式来实现，就只能选择第一种包含if分支逻辑的实现方式。如果我们还想避免烦人的if-else分支逻辑，这个时候，我们就推荐使用工厂方法模式。
抽象工厂（略）
在简单工厂和工厂方法中，类只有一种分类方式。比如，在规则配置解析那个例子中，解析器类只会根据配置文件格式（Json、Xml、Yaml……）来分类。但是，如果类有两种分类方式，比如，我们既可以按照配置文件格式来分类，也可以按照解析的对象（Rule规则配置还是System系统配置）来分类，那就会对应下面这8个parser类。
针对规则配置的解析器：基于接口IRuleConfigParser
JsonRuleConfigParser
XmlRuleConfigParser
YamlRuleConfigParser
PropertiesRuleConfigParser
针对系统配置的解析器：基于接口ISystemConfigParser
JsonSystemConfigParser
XmlSystemConfigParser
YamlSystemConfigParser
PropertiesSystemConfigParser
针对这种特殊的场景，如果还是继续用工厂方法来实现的话，我们要针对每个parser都编写一个工厂类，也就是要编写8个工厂类。如果我们未来还需要增加针对业务配置的解析器（比如IBizConfigParser），那就要再对应地增加4个工厂类。而我们知道，过多的类也会让系统难维护。这个问题该怎么解决呢？
抽象工厂就是针对这种非常特殊的场景而诞生的。我们可以让一个工厂负责创建多个不同类型的对象（IRuleConfigParser、ISystemConfigParser等），而不是只创建一种parser对象。这样就可以有效地减少工厂类的个数。具体的代码实现如下所示：
public interface IConfigParserFactory {
IRuleConfigParser createRuleParser();
ISystemConfigParser createSystemParser();
// 此处可以扩展新的parser类型，比如IBizConfigParser
}
public class JsonConfigParserFactory implements IConfigParserFactory {
@Override
public IRuleConfigParser createRuleParser() {
return new JsonRuleConfigParser();
}
@Override
public ISystemConfigParser createSystemParser() {
return new JsonSystemConfigParser();
}
}
public class XmlConfigParserFactory implements IConfigParserFactory {
@Override
public IRuleConfigParser createRuleParser() {
return new XmlRuleConfigParser();
}
@Override
public ISystemConfigParser createSystemParser() {
return new XmlSystemConfigParser();
}
}
// 省略YamlConfigParserFactory和PropertiesConfigParserFactory代码
建造者模式，即 builder 模式创建对象
与构造函数和不断 set 的区别
- 构造函数参数冗长
- 避免对象存在无效状态。比如我们定义了一个长方形类，如果不使用建造者模式，采用先创建后set的方式，那就会导致在第一个set之后，对象处于无效状态。具体代码如下所示：
为了避免这种无效状态的存在，我们就需要使用构造函数一次性初始化好所有的成员变量。如果构造函数参数过多，我们就需要考虑使用建造者模式，先设置建造者的变量，然后再一次性地创建对象，让对象一直处于有效状态。 - 可以再
.build()的时候做统一校验
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;
}
//...省略getter方法...
//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;
}
}
}
// 这段代码会抛出IllegalArgumentException，因为minIdle>maxIdle
ResourcePoolConfig config = new ResourcePoolConfig.Builder()
.setName("dbconnectionpool")
.setMaxTotal(16)
.setMaxIdle(10)
.setMinIdle(12)
.build();
- 工厂模式是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。
- 建造者模式是用来创建一种类型的复杂对象，通过设置不同的可选参数，“定制化”地创建不同的对象。
网上有一个经典的例子很好地解释了两者的区别。
顾客走进一家餐馆点餐，我们利用工厂模式，根据用户不同的选择，来制作不同的食物，比如披萨、汉堡、沙拉。对于披萨来说，用户又有各种配料可以定制，比如奶酪、西红柿、起司，我们通过建造者模式根据用户选择的不同配料来制作披萨。
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设计模式，简称原型模式。
- 原型模式的实现方式：深拷贝和浅拷贝