9 设计模式(3)--Factory,Singleton模式

UML和设计模式
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小结
工厂模式： 简单工厂 工厂方法 抽象工厂 单例模式
里氏代换原则
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思考题
1. 工厂模式就是在不使用new操作符的情况下，将类
实例化吗？为什么在具体实现时仍然使用了new操 作符呢？
2. 为什么不使用一个静态的“全程”变量，而要建立
一个类呢？一个静态的全程变量当然只能有一个值 ，自然而然不就是“单例”的吗？
权 巍
主要内容
9.1 工厂模式（Factory） 9.2 单例模式（ Singleton） 9.3 里氏代换原则
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9.1 工厂模式
工厂模式是一种创建型模式。
工厂模式通过工厂来生成对象，这个工厂专门负责将
大量有共同接口的类实例化。这样，在增加新对象时 所要做的全部工作就是只修改该工厂，而不需修改散 布在程序各处的对象创建代码了。 工厂模式有三种形态：
简单工厂（Simple Factory）模式 工厂方法（Factory Method）模式 抽象工厂（Abstract Factory）模式
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9.1.1 简单工厂模式
问题：实现根据传入的参数，动态决定创建哪个 类的实例。
一个农场的例子
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简单工厂模式（静态工厂方法模式）
定义一个工厂类根据传入的参数决定创建出哪一种产
品类的实例。
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简单工厂模式的三个角色： 工厂类角色
模式的核心，负责根据传入的参数决定创建出哪种 具体产品类的对象，通常为具体类。
抽象产品
由模式所创建的对象的父类，或它们共同拥有的接 口担任，可为抽象类或接口。
具体产品
模式所创建的任何对象都是这个角色的实例，为具 体类。
} }
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// 客户端程序示例 class Client { public static void main(String[] args) { FruitGardener f1,f2; Fruit a, b, c; f1 = new AppleGardener(); f2 = new GrapeGardener (); //实例化2个苹果对象 a= f1. factory(); //稳定不变 b= f1. factory(); //实例化1个葡萄对象 c= f2. factory(); } }
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农场例子—抽象工厂模式
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9.2 单例模式（ Singleton ）
单例模式的意图：
保证一个类仅有一个实例，并提供一个该类实例的全 局访问点。
单例模式的特点
单例类只能有一个实例； 单例类必须自己创建自己的这个唯一的实例； 单例类必须给所有对象提供这一实例。
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单例模式
私有的构造方法； 类型为单例类本身的静态变量； 获得单例类的唯一实例的方法（公有的）。
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单例模式示意代码： public class Singleton { private static Singleton instance = null; //其它成员数据…… private Singleton() { } public static Singleton getInstance() { if(instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
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9.1.3 抽象工厂模式
问题：经常需要创建一个新的系列，即产品族。 产品族（Product Family）：是指功能相关联的
产品组成的家族。 每个产品族包含一些相互依赖的对象，这些对象 稳定不变。 抽象工厂模式的意图：向客户提供一个接口，使 得客户可以在不必指定产品的具体类型的情况下， 创建产品族中的全部产品对象。
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抽象工厂模式类图结构
ProductA3
ConcreteFactory3 CreateProductA() CreateProductB() ProductB3
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抽象工厂模式的角色
抽象工厂：负责给出具体工厂类必须实现的接口， 是模式的核心，与应用系统的逻辑无关。
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思考题
3. David是一个初级软件设计师，经常使用X语言编写
程序。有一次，需要一个类来描述文件名，因此， David定义了一个类FileName。他认为FileName基 本上是X语言提供的String类型的特殊情况，因此， 他将FileName定义为String类的子类，并增加了一 些FileName所需的方法，如下图所示。 请使用里氏代换原则分 析这一做法是否正确。
具体工厂：实现抽象工厂接口，直接在客户端的
ห้องสมุดไป่ตู้
调用下创建产品实例。这个角色含有选择合适的 产品对象的逻辑，与应用系统的逻辑紧密相关。 抽象产品： 具体产品：
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(3)抽象工厂模式
代码实例： 抽象工厂： FacilityFactory 具体工厂（对应产品族）： IceFacilityFactory、 DesertFacilityFactory。 抽象产品： Road、 Building、 Sky 具体产品： IceRoad、DesertRoad、IceBuilding、 DesertBuilding、IceSky、DesertSky
客户程序：
// 创建一个Fruit对象 Fruit a= FruitGradener. factory (“apple”); Fruit b= FruitGradener. factory (“grape”);
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简单工厂模式的优点：
① 设计简单，核心是工厂类。工厂类包含必要的逻辑 判断，根据外界给定的信息，决定创建何种产品对 象； ② 免除了客户端创建产品对象的责任，产品类的等级 结构的变化不会影响到客户端。
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9.3 里氏代换原则
里氏代换原则（Liskov Substitution Principal，LSP）
的严格表达如下： 如果对每一个类型为T1的对象o1，都有类型为T2 的对象o2，使得以T1定义的所有程序P在所有的对象 o1都代换成o2时，程序P的行为没有变化，那么类型 T2是类型T1的子类型。 换言之，一个软件实体如果使用的是基类的话，那么 一定适用于其子类，而且它根本不能察觉出基类对象 和子类对象的区别。
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示例代码（简单工厂）：
//具体工厂: 是核心，负责创建具体产品 public class FruitGradener { public static Fruit factory (String name) { if(name.equals(“grape”)) return new Grape(); else if(name.equals(“apple”)) return new Apple(); else return new Strawberry(); } }
缺点：
① 增加新的产品类时，要修改工厂类，违反了面向对 象设计的基本原则。 ② 工厂类负责创建所有产品，一旦不能正常工作，整 个程序都会受到影响。
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9.1.2工厂方法模式（多态性工厂模式）
问题：需要频繁增加新的对象 解决：封装变化点 （抽象的工厂）
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(2)工厂方法模式（多态性工厂模式）
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在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有 的产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去 做，即本模式中包含：抽象工厂、具体工厂。
抽象工厂：负责给出具体工厂类必须实现的接口。 具体工厂：实现抽象工厂接口，用于创建具体的
产品实例。
抽象产品
具体产品
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农 场 例 子 工 厂 方 法 模 式
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工 厂 方 法 模 式 代 码 实 例
//抽象工厂（稳定不变） interface FruitGardener{ public abstract Fruit factory(); } //railRoad、 sandRoad等对象的具体工厂 class AppleGardener implements FruitGardener{ public Fruit factory() { //…… return new Apple(); class Pear implements Fruit { …… } } } class GrapeGardener implements FruitGardener{ class PearGardener implements FruitGardener public Fruit factory() { { return new Grape(); public Fruit factory() { } return new Pear(); }