5 大建立型設計模式總結，20 張圖徹底掌握

來源：mikechen的網際網路架構

設計模式是寫出優秀程式的保障，與架構能力與閱讀原始碼的能力息息相關，對程式設計師來說非常重要，非常值得深入學習。

設計模式是讓物件導向保持結構良好的秘訣。可以說，設計模式是軟體工程的基石，如同大廈的一塊塊磚石一樣。

前面，我們介紹了 7 大設計原則（41張圖解、2萬多字）。

今天我們詳解設計模式的 5 種建立型模式。

設計模式有23種，劃分為三類：建立型模式、結構型模式、行為型模式。

處理物件建立的模式，我們稱為建立型模式。

建立型模式的共同點是：

• 將系統使用的具體類封裝起來；

• 隱藏具體類的例項建立和組合方式。

建立型模式分為物件建立型、類建立型。

• 物件建立型：把類的建立推遲到另一個物件；

• 類建立型：將物件的建立推遲到子類中。

在設計模式中，有 5 種建立型模式。分別為：單例模式、抽象工廠模式、工廠方法模式、建造者模式、原型模式。

下面逐一詳解。

單例模式（Singleton Pattern）是一種常見的設計模式，確保一個類只有一個例項，並提供一個全域性訪問點以獲取該例項。

單例模式的 UML 類圖：

單例模式的特點：

• 單例類只能有一個例項。

• 單例類必須自己建立自己的唯一例項。

• 單例類必須給所有其他物件提供這一例項。

單例模式的8種實現方式：

餓漢模式

懶漢模式

雙重檢查鎖（Double-Checked Locking）

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單例模式的完整解析，檢視這篇：

美團一面：會單例模式嗎，寫個單例看看？

1. 單例模式的定義

2. 單例模式的使用原因

3. 單例模式的 8 種實現方式

4. 單例模式的 4 大應用場景

5. 單例模式的優點、缺點

6. 單例模式的選型參考思路

抽象工廠模式（AbstractFactory）是提供一個建立一系列相關或相互依賴物件的介面，而無需指定它們具體的類。

抽象工廠模式的結構圖：

• 抽象工廠模式的構成：

• 
  

• 抽象工廠（AbstractFactory）：宣告瞭用來建立不同產品的方法；

• 具體工廠（ConcreteFactory）：主要是實現抽象工廠中的多個抽象方法，完成具體產品的建立；

• 抽象產品（AbstractProduct）：為每種產品宣告業務方法；

• 具體產品（Product）：定義具體工廠生產的具體產品，並實現抽象產品中定義的業務方法。它同具體工廠之間是多對一的關係。

抽象工廠模式的實現 UML 圖：

假設：

華為和小米生產的手機，分為兩條產品線，一個是老人手機，一個是學生手機。

為了解決增加產品線的問題，我們用抽象工廠模式來實現。

原始碼示例：

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抽象工廠模式的完整解析，檢視這篇：

3分鐘重溫抽象工廠模式（電商高頻使用）

工廠方法模式是 簡單工廠模式 的進一步抽象和升級，使用頻次也更高。

工廠方法模式實現了可擴充套件，同時滿足開閉原則，解決了簡單工廠模式每次新增新的產品時，都需要修改工廠類的問題。

工廠方法模式定義工廠父類負責定義建立物件的公共介面，而子類則負責生成具體的物件。

工廠方法模式的特點：

構建的都是同一型別的物件（實現相同的介面）；且每一類物件對應一個工廠。

工廠方法模式的結構：

工廠方法模式的 4 個重要角色：

• Product：抽象產品類。

• ConcreteProduct：具體產品類，實現Product介面。

• Factory：抽象工廠類，該方法返回一個Product型別的物件。

• ConcreteFactory：具體工廠類，返回ConcreteProduct例項。

工廠方法模式的實現：

這裡我們依然沿用《秒懂簡單工廠模式》中手機產品的例子。

原始碼示例：

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工廠方法模式的完整解析，檢視這篇：

【重溫23種設計模式】之工廠方法模式

原型模式（Prototype Pattern）透過克隆現有物件來建立新物件，避免了頻繁的物件例項化過程，屬於建立型模式。

簡單理解，就是定義一個原型物件作為建立其他物件的基礎，透過克隆原型物件，我們可以建立多個具有相同屬性和行為的新物件。

例如：

孫悟空有個十分牛逼的絕活兒，叫分身術，可以幻化出多個相同的孫悟空。這個幻化出的新的分身，和設計模式中的原型模式是相似的。

原型模式的 UML 類圖：

原型模式的構成：

• 客戶端（Client）：使用具體原型類中的 clone() 方法，來複制新的物件。

  
  

• 抽象原型（Prototype）：可以是抽象類或介面，規定了具體原型物件必須實現的 clone() 方法。

  
  

• 具體原型類（ConcretePrototype）：實現抽象原型類的 clone() 方法，它是可被複制的物件。

原型模式的實現：

將名片複製到自己的名片庫中，分別用深複製和淺複製來實現。

原始碼示例：

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原型模式的完整解析，檢視這篇：

重溫23種設計模式（11）：原型模式

建造者模式（builder）：將一個複雜物件的構建與它的表示分離，使得同樣的構建過程可以建立不同的表示。

例如：我們要定製一臺電腦，我們只需要確認配件品牌及型號，而不必知道組裝電腦的這個過程。

建造者模式的 UML 類圖：

建造者模式的 4 個重要角色：

• Product(產品類) ：具體需要生成的類物件；
• Builder(抽象建造者類)：為我們需要生成的類物件，構建不同的模組屬性，即：公開構建產品類的屬性，隱藏產品類的其他功能；
• ConcreteBuilder(具體建造者類)：抽象 Builder 類的實現類，實現抽象 Builder 類定義的所有方法，並且返回一個組建好的物件；
• Director(指揮者類)：用於統一組裝流程，確定構建我們的類物件具體有哪些模組屬性，在實際應用中可以不需要這個角色，直接透過 client 處理。

建造者模式的應用場景：

1）建造者模式在 Java 原始碼中的體現，較為典型的就是 StringBuilder。

@Overridepublic StringBuilder append(CharSequence s) {    super.append(s);// 實現過程略    return this;}

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建造者模式的完整解析，檢視這篇：

詳解建造者模式（含圖例、UML類圖、原始碼示例等）

透過本文，我們瞭解並掌握了設計模式中的 5大建立型模式，包括它們的概念、原理、應用場景、優缺點、實現方式等。