创建型模式
创建型模式的主要关注点是“怎样创建对象？”，它的主要特点是“将对象的创建与使用分离”。这样可以降低系统的耦合度，使用者不需要关注对象的创建细节，对象的创建由相关的工厂来完成。就像我们去商场购买商品时，不需要知道商品是怎么生产出来一样，因为它们由专门的厂商生产。
创建型模式分为以下几种。
单例（Singleton）模式：某个类只能生成一个实例，该类提供了一个全局访问点供外部获取该实例，其拓展是有限多例模式。
原型（Prototype）模式：将一个对象作为原型，通过对其进行复制而克隆出多个和原型类似的新实例。
工厂方法（FactoryMethod）模式：定义一个用于创建产品的接口，由子类决定生产什么产品。
抽象工厂（AbstractFactory）模式：提供一个创建产品族的接口，其每个子类可以生产一系列相关的产品。
建造者（Builder）模式：将一个复杂对象分解成多个相对简单的部分，然后根据不同需要分别创建它们，最后构建成该复杂对象。
单例模式的实现
懒汉模式（线程不安全的）
public class LazySingleton {
private static volatile LazySingleton instance = null; //保证 instance 在所有线程中同步
private LazySingleton() {
} //private 避免类在外部被实例化
public static synchronized LazySingleton getInstance() {
//getInstance 方法前加同步
if (instance == null) {
instance = new LazySingleton();
}
return instance;
}
}饿汉模式（线程安全的）
public class HungrySingleton {
private static final HungrySingleton instance = new HungrySingleton();
private HungrySingleton() {
}
public static HungrySingleton getInstance() {
return instance;
}
}原型模式实现
//具体原型类
class Realizetype implements Cloneable {
Realizetype() {
System.out.println("具体原型创建成功！");
}
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
System.out.println("具体原型复制成功！");
return (Realizetype) super.clone();
}
}
//原型模式的测试类
public class PrototypeTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Realizetype obj1 = new Realizetype();
Realizetype obj2 = (Realizetype) obj1.clone();
System.out.println("obj1==obj2?" + (obj1 == obj2));
}
}建造者模式实现
建造者（Builder）模式的主要角色如下。
产品角色（Product）：它是包含多个组成部件的复杂对象，由具体建造者来创建其各个零部件。
抽象建造者（Builder）：它是一个包含创建产品各个子部件的抽象方法的接口，通常还包含一个返回复杂产品的方法 getResult()。
具体建造者(Concrete Builder）：实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法。
指挥者（Director）：它调用建造者对象中的部件构造与装配方法完成复杂对象的创建，在指挥者中不涉及具体产品的信息。
#产品角色：包含多个组成部件的复杂对象
class Product {
private String partA;
private String partB;
private String partC;
public void setPartA(String partA) {
this.partA = partA;
}
public void setPartB(String partB) {
this.partB = partB;
}
public void setPartC(String partC) {
this.partC = partC;
}
public void show() {
//显示产品的特性
}
}
#抽象建造者：包含创建产品各个子部件的抽象建造方法
abstract class Builder {
//创建产品对象
protected Product product = new Product();
public abstract void buildPartA();
public abstract void buildPartB();
public abstract void buildPartC();
//返回产品对象
public Product getResult() {
return product;
}
}
#具体建造者：实现了抽象建造者的接口
public class ConcreteBuilder extends Builder {
public void buildPartA() {
product.setPartA("建造 PartA");
}
public void buildPartB() {
product.setPartB("建造 PartB");
}
public void buildPartC() {
product.setPartC("建造 PartC");
}
}
#指挥者：调用建造者中的方法构造复杂对象
class Director {
private Builder builder;
public Director(Builder builder) {
this.builder = builder;
}
//产品构建与组装方法
public Product construct() {
builder.buildPartA();
builder.buildPartB();
builder.buildPartC();
return builder.getResult();
}
}
#客户类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Builder builder = new ConcreteBuilder();
Director director = new Director(builder);
Product product = director.construct();
product.show();
}
}简单工厂模式实现
简单工厂模式的主要角色如下：
简单工厂（SimpleFactory）：是简单工厂模式的核心，负责实现创建所有实例的内部逻辑。工厂类的创建产品类的方法可以被外界直接调用，创建所需的产品对象。
抽象产品（Product）：是简单工厂创建的所有对象的父类，负责描述所有实例共有的公共接口。
具体产品（ConcreteProduct）：是简单工厂模式的创建目标。
public class Client {
public static void main(String[] args) {
}
//抽象产品
public interface Product {
void show();
}
//具体产品：ProductA
static class ConcreteProduct1 implements Product {
public void show() {
System.out.println("具体产品1显示...");
}
}
//具体产品：ProductB
static class ConcreteProduct2 implements Product {
public void show() {
System.out.println("具体产品2显示...");
}
}
final class Const {
static final int PRODUCT_A = 0;
static final int PRODUCT_B = 1;
static final int PRODUCT_C = 2;
}
static class SimpleFactory {
public static Product makeProduct(int kind) {
switch (kind) {
case Const.PRODUCT_A:
return new ConcreteProduct1();
case Const.PRODUCT_B:
return new ConcreteProduct2();
}
return null;
}
}
}工厂方法模式实现
工厂方法模式由抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品等4个要素构成。本节来分析其基本结构和实现方法。
1. 模式的结构
工厂方法模式的主要角色如下。
抽象工厂（Abstract Factory）：提供了创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法 newProduct() 来创建产品。
具体工厂（ConcreteFactory）：主要是实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的创建。
抽象产品（Product）：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能。
具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间一一对应。
package FactoryMethod;
public class AbstractFactoryTest {
public static void main(String[] args) {
try {
Product a;
AbstractFactory af;
af = (AbstractFactory) ReadXML1.getObject();
a = af.newProduct();
a.show();
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
}
}
//抽象产品：提供了产品的接口
interface Product {
public void show();
}
//具体产品1：实现抽象产品中的抽象方法
class ConcreteProduct1 implements Product {
public void show() {
System.out.println("具体产品1显示...");
}
}
//具体产品2：实现抽象产品中的抽象方法
class ConcreteProduct2 implements Product {
public void show() {
System.out.println("具体产品2显示...");
}
}
//抽象工厂：提供了厂品的生成方法
interface AbstractFactory {
public Product newProduct();
}
//具体工厂1：实现了厂品的生成方法
class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {
public Product newProduct() {
System.out.println("具体工厂1生成-->具体产品1...");
return new ConcreteProduct1();
}
}
//具体工厂2：实现了厂品的生成方法
class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory {
public Product newProduct() {
System.out.println("具体工厂2生成-->具体产品2...");
return new ConcreteProduct2();
}
}抽象工厂模式实现
【例1】用抽象工厂模式设计农场类。
分析：农场中除了像畜牧场一样可以养动物，还可以培养植物，如养马、养牛、种菜、种水果等，所以本实例比前面介绍的畜牧场类复杂，必须用抽象工厂模式来实现。
本例用抽象工厂模式来设计两个农场，一个是韶关农场用于养牛和种菜，一个是上饶农场用于养马和种水果，可以在以上两个农场中定义一个生成动物的方法 newAnimal() 和一个培养植物的方法 newPlant()。
对马类、牛类、蔬菜类和水果类等具体产品类，由于要显示它们的图像（点此下载图片），所以它们的构造函数中用到了 JPanel、JLabel 和 ImageIcon 等组件，并定义一个 show() 方法来显示它们。
客户端程序通过对象生成器类 ReadXML 读取 XML 配置文件中的数据来决定养什么动物和培养什么植物（点此下载 XML 文件）。其结构图如图 3 所示。
package AbstractFactory;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
public class FarmTest {
public static void main(String[] args) {
try {
Farm f;
Animal a;
Plant p;
f = (Farm) ReadXML.getObject();
a = f.newAnimal();
p = f.newPlant();
a.show();
p.show();
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
}
}
//抽象产品：动物类
interface Animal {
public void show();
}
//具体产品：马类
class Horse implements Animal {
JScrollPane sp;
JFrame jf = new JFrame("抽象工厂模式测试");
public Horse() {
Container contentPane = jf.getContentPane();
JPanel p1 = new JPanel();
p1.setLayout(new GridLayout(1, 1));
p1.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("动物：马"));
sp = new JScrollPane(p1);
contentPane.add(sp, BorderLayout.CENTER);
JLabel l1 = new JLabel(new ImageIcon("src/A_Horse.jpg"));
p1.add(l1);
jf.pack();
jf.setVisible(false);
jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);//用户点击窗口关闭
}
public void show() {
jf.setVisible(true);
}
}
//具体产品：牛类
class Cattle implements Animal {
JScrollPane sp;
JFrame jf = new JFrame("抽象工厂模式测试");
public Cattle() {
Container contentPane = jf.getContentPane();
JPanel p1 = new JPanel();
p1.setLayout(new GridLayout(1, 1));
p1.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("动物：牛"));
sp = new JScrollPane(p1);
contentPane.add(sp, BorderLayout.CENTER);
JLabel l1 = new JLabel(new ImageIcon("src/A_Cattle.jpg"));
p1.add(l1);
jf.pack();
jf.setVisible(false);
jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);//用户点击窗口关闭
}
public void show() {
jf.setVisible(true);
}
}
//抽象产品：植物类
interface Plant {
public void show();
}
//具体产品：水果类
class Fruitage implements Plant {
JScrollPane sp;
JFrame jf = new JFrame("抽象工厂模式测试");
public Fruitage() {
Container contentPane = jf.getContentPane();
JPanel p1 = new JPanel();
p1.setLayout(new GridLayout(1, 1));
p1.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("植物：水果"));
sp = new JScrollPane(p1);
contentPane.add(sp, BorderLayout.CENTER);
JLabel l1 = new JLabel(new ImageIcon("src/P_Fruitage.jpg"));
p1.add(l1);
jf.pack();
jf.setVisible(false);
jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);//用户点击窗口关闭
}
public void show() {
jf.setVisible(true);
}
}
//具体产品：蔬菜类
class Vegetables implements Plant {
JScrollPane sp;
JFrame jf = new JFrame("抽象工厂模式测试");
public Vegetables() {
Container contentPane = jf.getContentPane();
JPanel p1 = new JPanel();
p1.setLayout(new GridLayout(1, 1));
p1.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("植物：蔬菜"));
sp = new JScrollPane(p1);
contentPane.add(sp, BorderLayout.CENTER);
JLabel l1 = new JLabel(new ImageIcon("src/P_Vegetables.jpg"));
p1.add(l1);
jf.pack();
jf.setVisible(false);
jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);//用户点击窗口关闭
}
public void show() {
jf.setVisible(true);
}
}
//抽象工厂：农场类
interface Farm {
public Animal newAnimal();
public Plant newPlant();
}
//具体工厂：韶关农场类
class SGfarm implements Farm {
public Animal newAnimal() {
System.out.println("新牛出生！");
return new Cattle();
}
public Plant newPlant() {
System.out.println("蔬菜长成！");
return new Vegetables();
}
}
//具体工厂：上饶农场类
class SRfarm implements Farm {
public Animal newAnimal() {
System.out.println("新马出生！");
return new Horse();
}
public Plant newPlant() {
System.out.println("水果长成！");
return new Fruitage();
}
}package AbstractFactory;
import javax.xml.parsers.*;
import org.w3c.dom.*;
import java.io.*;
class ReadXML {
public static Object getObject() {
try {
DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
Document doc;
doc = builder.parse(new File("src/AbstractFactory/config.xml"));
NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();
String cName = "AbstractFactory." + classNode.getNodeValue();
System.out.println("新类名：" + cName);
Class<?> c = Class.forName(cName);
Object obj = c.newInstance();
return obj;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<config>
<className>SGfarm</className>
</config>
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