深度解析设计模式：透过现象，见设计本质（二）

2023-09-10 19:23:18

设计模式：剖析工厂方法、抽象工厂、建造者、原型和单例模式

在软件开发中，设计模式是一组可重复使用的解决方案，可帮助我们创建灵活、可扩展且易于维护的代码。在这篇文章中，我们将深入探讨五种广受欢迎的设计模式：工厂方法、抽象工厂、建造者、原型和单例。

工厂方法模式

想象一下一个汽车制造商生产各种型号的汽车。每个型号都有其独特的特性和行为。使用工厂方法模式，我们可以将创建汽车的共性行为抽象到一个接口中，称为 汽车工厂。具体型号的创建由继承自 汽车工厂 的子类来处理，例如 宝马工厂 和 奔驰工厂。当我们需要创建特定型号的汽车时，我们会使用工厂方法，它根据传递的参数动态地选择合适的子类并创建一个对象。

interface 汽车工厂 {
  创建汽车();
}

class 宝马工厂 implements 汽车工厂 {
  @Override
  创建汽车() {
    return new 宝马();
  }
}

class 奔驰工厂 implements 汽车工厂 {
  @Override
  创建汽车() {
    return new 奔驰();
  }
}

抽象工厂模式

现在考虑一个生产家具的制造商，它提供不同系列的家具，例如现代系列和古典系列。每个系列都有其自己的独特设计和材料。使用抽象工厂模式，我们可以将创建不同系列家具的共性行为抽象到一个接口中，称为 家具工厂。具体系列的创建由继承自 家具工厂 的子类来处理，例如 现代家具工厂 和 古典家具工厂。当我们需要创建特定系列的家具时，我们会使用抽象工厂方法，它根据传递的参数动态地选择合适的子类并创建一个对象。

interface 家具工厂 {
  创建沙发();
  创建桌子();
  创建椅子();
}

class 现代家具工厂 implements 家具工厂 {
  @Override
  创建沙发() {
    return new 现代沙发();
  }

  @Override
  创建桌子() {
    return new 现代桌子();
  }

  @Override
  创建椅子() {
    return new 现代椅子();
  }
}

class 古典家具工厂 implements 家具工厂 {
  @Override
  创建沙发() {
    return new 古典沙发();
  }

  @Override
  创建桌子() {
    return new 古典桌子();
  }

  @Override
  创建椅子() {
    return new 古典椅子();
  }
}

建造者模式

想象一下你要建造一栋房子。建造过程涉及许多步骤，从打地基到安装屋顶。使用建造者模式，我们可以将建造房子的步骤抽象到一个接口中，称为 房子建造者。具体建造过程的实现由继承自 房子建造者 的子类来处理，例如 木制房屋建造者 和 砖石房屋建造者。当我们需要建造特定类型的房子时，我们会使用建造者模式，它根据传递的参数动态地选择合适的子类并逐步构建对象。

interface 房子建造者 {
  建造地基();
  建造框架();
  建造屋顶();
}

class 木制房屋建造者 implements 房子建造者 {
  @Override
  建造地基() {
    // ...
  }

  @Override
  建造框架() {
    // ...
  }

  @Override
  建造屋顶() {
    // ...
  }
}

class 砖石房屋建造者 implements 房子建造者 {
  @Override
  建造地基() {
    // ...
  }

  @Override
  建造框架() {
    // ...
  }

  @Override
  建造屋顶() {
    // ...
  }
}

原型模式

原型模式基于克隆的概念。想象一下一个图形编辑器，它允许用户创建和编辑各种形状。为了避免重复创建相同的形状，我们可以使用原型模式。首先，我们创建每个形状的原型，它是一个可以被克隆的对象。当我们需要创建一个新形状时，我们不会从头开始创建它，而是克隆原型并对其进行必要的修改。

class 形状 {
  // ...
}

class 圆形 extends 形状 {
  // ...
}

class 正方形 extends 形状 {
  // ...
}

// ...

形状 克隆() {
  return this.clone();
}

单例模式

在某些情况下，我们只需要一个特定类的一个实例。单例模式确保这一点，它通过创建该类的唯一实例并提供一个全局访问点来实现。当需要访问该类时，我们使用单例模式，它返回其唯一实例。

class 单例 {
  private static 单例 _instance;

  private 单例() {
    // ...
  }

  public static 单例 获取实例() {
    if (_instance == null) {
      _instance = new 单例();
    }

    return _instance;
  }
}