如何编写优雅的代码：05. 设计模式(下)

亦凉 2021-10-19 14:54 284阅读 0赞

截至[上一篇文章][Link 1]，已经介绍了8个常用的设计模式。四人帮(Gang of Four)总结的第一版设计模式中，一共有23个模式，后来又陆续总结了些，应该有三十多个。个人实际工作中常用到11个设计模式(前文介绍的8个以及本文将介绍的3个)，我认为这也是最常用的模式。本文将再介绍3个常用的设计模式：Singleton(单体)模式、Factory Method(工厂方法)模式和Prototype(原型)模式。在下一篇将介绍部分设计模式的具体应用。

**一. Singleton模式**

**1. 目标：**确保一个类在运行时，有且仅有一个实例，并提供一个访问它的唯一入口。

**2. 问题：**在一些业务场景的要求下或者其他技术上的考量，保证类只有一个实例非常重要

**3. 解决方案：**屏蔽类的公共构造函数，只提供访问该类实例的全局入口，在该入口中只会实例化一次。

**4. 参与者和协作者：**Singleton负责创建自己的唯一实例，并提供调用方法，如GetInstance()。

**5. 效果：**Singleton模式减少了对象的内存占用，并且降低了对象的创建开销。对于实现Singleton模式，要求该类是线程安全(Thread safe)的。当并发很高时，Singleton模式可能会存在性能问题。但是，如果类的行为不依赖于类的特定状态，即不存在竞争资源，性能问题几乎可以忽略。

**6. 实现：**类中提供一个静态方法GetInstance()获取唯一实例，类的构造函数访问权限设为protected，当然如果你不想控制类的运行时实例数目就不必设此限制。代码请参考[07. 设计模式应用案例(下)][07.]。UML图如下：

[![image][]][image 1]

**二. Factory Method模式**

**1. 目标：**定义一个创建对象的接口，由子类决定创建哪个对象。将实例化推迟到继承接口的子类进行。

**2. 问题：**一个类需要实例化另一个类的派生类之一，但在当前上下文环境中不知道是那一个派生类，需要在该类自身的派生类中决定。

**3. 解决方案：**由主类的派生类决定实例化策略。在语言层面，通过多态和覆盖(override)实现派生类的特殊行为。

**4. 参与者和协作者：**Product是工厂方法所创建的对象类型的接口或者是服从Product接口约束的泛型。Creator是定义工厂方法的接口。

**5. 效果：**客户将需要派生Creator，以创建一个特定的ConcreteProduct对象。

**6. 实现：**在抽象类中使用一个抽象方法，派生类必须实现该方法，编写实例化具体类的代码。代码请参考[07. 设计模式应用案例(下)][07.]。UML图如下：

[![image][image 2]][image_image 2]

**三. Prototype模式**

**1. 目标：**用原型对象决定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

**2. 问题：**主体功能已经确定，部分功能的具体行为需要在运行时，由包含的Prototype的派生类决定。

**3. 解决方案：**由主类持有原型类的引用，调用统一接口Clone()，从而根据实现在运行时返回具体类型。

**4. 参与者和协作者：**Client请求一个Prototype类，Prototype通过Clone()方法返回具体的对象。

**5. 效果：**实现延迟创建具体对象，Client只需关心Prototype类型，而无需关心具体的派生类，根据运行时环境Clone具体派生类。

**6. 实现：**将Prototype以构造函数参数形式传入，在Client Operation中调用Prototype Clone接口。Clone方法的具体行为由Prototype的派生类在运行时决定。代码请参考[07. 设计模式应用案例(下)][07.]。UML图如下：

[![image][image 3]][image_image 3]

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