文章目录

• 单例
• • 实现一：立即加载 / “饿汉模式”
  • 实现二：延迟加载 / “懒汉模式”
  • 实现三：线程安全的“懒汉模式”
  • 实现四：DCL双检查锁机制（DCL：double checked locking）
• 工厂模式
• • 简单工厂
  • 工厂方法
  • 抽象工厂

单例

通过单例模式可以保证系统中，应用该模式的类一个类只有一个实例。即一个类只有一个对象实例。

具体实现

1. 将构造方法私有化，使其不能在类的外部通过new关键字实例化该类对象。
2. 在该类内部产生一个唯一的实例化对象，并且将其封装为private static类型。
3. 定义一个静态方法返回这个唯一对象。

实现一：立即加载 / “饿汉模式”

立即加载就是使用类的时候已经将对象创建完毕（不管以后会不会使用到该实例化对象，先创建了再说。很着急的样子，故又被称为“饿汉模式”），常见的实现办法就是直接new实例化。

public class Singleton {

    // 将自身实例化对象设置为一个属性，并用static、final修饰
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    
    // 构造方法私有化
    private Singleton() {}
    
    // 静态方法返回该实例
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

缺点：当类被加载的时候，这个static的instance对象便一直占着这段内存（即便你还没有用到这个实例）。

实现二：延迟加载 / “懒汉模式”

延迟加载就是调用get()方法时实例才被创建（先不急着实例化出对象，等要用的时候才给你创建出来。不着急，故又称为“懒汉模式”），常见的实现方法就是在get方法中进行new实例化。

public class Singleton {

    // 将自身实例化对象设置为一个属性，并用static修饰
    private static Singleton instance;
    
    // 构造方法私有化
    private Singleton() {}
    
    // 静态方法返回该实例
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

缺点：在多线程环境中，这种实现方法是完全错误的，根本不能保证单例的状态。

实现三：线程安全的“懒汉模式”

public class Singleton {

    // 将自身实例化对象设置为一个属性，并用static修饰
    private static Singleton instance;
    
    // 构造方法私有化
    private Singleton() {}
    
    // 静态方法返回该实例，加synchronized关键字实现同步
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

缺点：众所周知在多线程情形下，synchronized方法通常效率低，显然这不是最佳的实现方案。

实现四：DCL双检查锁机制（DCL：double checked locking）

public class Singleton {
    // 将自身实例化对象设置为一个属性，并用static修饰
    private static Singleton instance;
  	// 构造方法私有化
    private Singleton() {}    
    // 静态方法返回该实例
    public static Singleton getInstance() {
        // 第一次检查instance是否被实例化出来，如果没有进入if块
        if(instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                // 某个线程取得了类锁，实例化对象前第二次检查instance
                //是否已经被实例化出来，如果没有，才最终实例出对象
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

方法四算是单例模式的最佳实现方式。内存占用率高，效率高，线程安全，多线程操作原子性。

工厂模式

工厂顾名思义就是创建产品，根据产品是具体产品还是具体工厂可分为简单工厂模式和工厂方法模式，根据工厂的抽象程度可分为工厂方法模式和抽象工厂模式。

该模式用于封装和管理对象的创建，是一种创建型模式。

简单工厂

该模式对对象创建管理方式最为简单，因为其仅仅简单的对不同类对象的创建进行了一层薄薄的封装。该模式通过向工厂传递类型来指定要创建的对象。

public interface Phone {
    void make();
}

//小米手机类
public class MiPhone implements Phone {
    public MiPhone() {
        this.make();
    }
    @Override
    public void make() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("make xiaomi phone!");
    }
}

//苹果手机类
public class IPhone implements Phone {
    public IPhone() {
        this.make();
    }
    @Override
    public void make() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("make iphone!");
    }
}

//类的实例化工厂
//注意，并没有特意修改手机工厂的构造器！
public class PhoneFactory {
    public Phone makePhone(String phoneType) {
        if(phoneType.equalsIgnoreCase("MiPhone")){
            return new MiPhone();
        }
        else if(phoneType.equalsIgnoreCase("iPhone")) {
            return new IPhone();
        }
        return null;
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] arg) {
        PhoneFactory factory = new PhoneFactory();
        Phone miPhone = factory.makePhone("MiPhone");  // make xiaomi phone!
        IPhone iPhone = (IPhone)factory.makePhone("iPhone");// make iphone!
    }
}

缺点：很明显工厂类集中了所有实例的创建逻辑，容易违反高内聚的责任分配原则

工厂方法

和简单工厂模式中一个工厂负责生产所有产品相比，工厂方法模式将生成具体产品的任务分发给具体的产品工厂。

AbstractFactory类：生产不同产品的工厂的抽象类

public interface AbstractFactory {
    Phone makePhone();
}

XiaoMiFactory类：生产小米手机的工厂（ConcreteFactory1）

public class XiaoMiFactory implements AbstractFactory{
    @Override
    public Phone makePhone() {
        return new MiPhone();
    }
}

AppleFactory类：生产苹果手机的工厂（ConcreteFactory2）

public class AppleFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public Phone makePhone() {
        return new IPhone();
    }
}

演示：

public class Demo {
    public static void main(String[] arg) {
        AbstractFactory miFactory = new XiaoMiFactory();
        AbstractFactory appleFactory = new AppleFactory();
        miFactory.makePhone();            // make xiaomi phone!
        appleFactory.makePhone();        // make iphone!
    }
}

优点：

• 子类提供挂钩。基类为工厂方法提供缺省实现，子类可以重写新的实现，也可以继承父类的实现。-- 加一层间接性，增加了灵活性
• 屏蔽产品类。产品类的实现如何变化，调用者都不需要关心，只需关心产品的接口，只要接口保持不变，系统中的上层模块就不会发生变化。
• 典型的解耦框架。高层模块只需要知道产品的抽象类，其他的实现类都不需要关心，符合迪米特法则，符合依赖倒置原则，符合里氏替换原则。
• 多态性：客户代码可以做到与特定应用无关，适用于任何实体类。

缺点：

• 需要Creator和相应的子类作为factory method的载体，如果应用模型确实需要creator和子类存在，则很好；否则的话，需要增加一个类层次。(不过说这个缺点好像有点吹毛求疵了)

抽象工厂

上面两种模式不管工厂怎么拆分抽象，都只是针对一类产品Phone（AbstractProduct），如果要生成另一种产品PC，应该怎么表示呢？

最简单的方式是把2中介绍的工厂方法模式完全复制一份，不过这次生产的是PC。但同时也就意味着我们要完全复制和修改Phone生产管理的所有代码，显然这是一个笨办法，并不利于扩展和维护。

抽象工厂模式通过在AbstarctFactory中增加创建产品的接口，并在具体子工厂中实现新加产品的创建，当然前提是子工厂支持生产该产品。否则继承的这个接口可以什么也不干。

PC类：定义PC产品的接口(AbstractPC)

public interface PC {
    void make();
}

MiPC类：定义小米电脑产品(MIPC)

public class MiPC implements PC {
    public MiPC() {
        this.make();
    }
    @Override
    public void make() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("make xiaomi PC!");
    }
}

MAC类：定义苹果电脑产品(MAC)

public class MAC implements PC {
    public MAC() {
        this.make();
    }
    @Override
    public void make() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("make MAC!");
    }
}

下面需要修改工厂相关的类的定义：

AbstractFactory类：增加PC产品制造接口

public interface AbstractFactory {
    Phone makePhone();
    PC makePC();
}

XiaoMiFactory类：增加小米PC的制造（ConcreteFactory1）

public class XiaoMiFactory implements AbstractFactory{
    @Override
    public Phone makePhone() {
        return new MiPhone();
    }
    @Override
    public PC makePC() {
        return new MiPC();
    }
}

AppleFactory类：增加苹果PC的制造（ConcreteFactory2）

public class AppleFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public Phone makePhone() {
        return new IPhone();
    }
    @Override
    public PC makePC() {
        return new MAC();
    }
}

演示：

public class Demo {
    public static void main(String[] arg) {
        AbstractFactory miFactory = new XiaoMiFactory();
        AbstractFactory appleFactory = new AppleFactory();
        miFactory.makePhone();            // make xiaomi phone!
        miFactory.makePC();                // make xiaomi PC!
        appleFactory.makePhone();        // make iphone!
        appleFactory.makePC();            // make MAC!
    }
}

优点：

• 抽象工厂模式隔离了具体类的生产，使得客户并不需要知道什么被创建。
• 当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。
• 增加新的具体工厂和产品族很方便，无须修改已有系统，符合“开闭原则”。

缺点：

• 增加新的产品等级结构很复杂，需要修改抽象工厂和所有的具体工厂类，对“开闭原则”的支持呈现倾斜性。(不过说这个缺点好像有点吹毛求疵了)