则不达的博客从这篇文章开始,我想说说我为什么写博客,其实之前也尝试过写博客,但都没有坚持下来,但这回找工作跳槽比较从容,再加上做安卓开发的这三年,都没有把知识体系好好整理一下,一直都是忙工作,正应了一个哥们说的那句话,一年经验重复了三年,当初定好的一天一点进步的目标也没有实现,所以为了给之前三年一个交代,也给之后三年一个好的开端,所以我从今天开始写文章,这些文章都是一边学一边整理,所以更像是一份笔记。
本节重点说对象的创建和管理,如果还有什么这方面的欠缺,欢迎留言。
- 目录
- 静态工厂
- 服务提供者框架
- Builder模式的构建器
- 单例模式
- 简单工厂模式
- 工厂方法
- 抽象工厂
- Flyweight:蝇量模式(享元模式)
- 备忘录模式
- 原型模式和深拷贝浅拷贝
Effective Java这本书里,作者一直在申明一条原则:
对象不能在初始化过程中,还能被访问到,
必须准备好所有必要字段,再获取对象,
不要留中间状态。
1 静态工厂
这个比较简单,先上代码:
1.1 套路
//常规模式
public static class Boolean{
//静态工厂方法
public static Boolean valueOf(boolean b){
return new Boolean(b);
}
private boolean v;
private Boolean(boolean b){
v = b;
}
}
//高级模式:限制对象的数目,比如单例,此处的例子是:Boolean基本就只能对应两个值
public static class Boolean{
//预定义的两个对象,某种意义上算是缓存,使用时可以省去创建对象的过程
public static final Boolean True = new Boolean(true);
public static final Boolean False = new Boolean(false);
//静态工厂方法
public static Boolean valueOf(boolean b){
return b ? True : False;
}
private boolean v;
private Boolean(boolean b){
v = b;
}
}
-
静态工厂方法的好处是:
- 1 方法有名字,构造器没有,所以可以给出不同重载,而方法名赋予其意义,这点就胜于构造器
- 2 可以在静态工厂里控制返回的对象,不一定非得是new出来的
- 3 可以返回任意子类型的对象,返回的父类或者接口引用,具体实现类甚至可以对外隐藏,参考Java Collections Framework中集合接口的32个便利实现
- (1)Collections里有unmodified, empty, checked, synchronized各8个方法,对应8种不同的集合类型
- 这8种集合类型就是:Collection, List, Map, SortedMap, NavigableMap, Set, SortedSet, NavigableSet,注意这是接口类型,对外的
- 返回的实际类型是什么呢,都是以private static class的形式实现的,并未对外公开,所以可以jdk随时修改,提升性能或修改实现
- (2)EnumSet:其静态工厂方法会根据底层枚举类型大小,返回RegalarEnumSet对象或者JumboEnumSet对象,而且这对外部用户是隐藏的
- 4 简化Map<String, String> m = new HashMap<String, String>()这种繁琐的调用, Map<String, String> m = HashMap.newHashMap();
-
静态工厂的命名有几个套路,可以让别人一看到方法名,就知道是工厂方法
- 静态工厂方法终究也只是普通的static方法,文档中并不会特别对待,这是个缺点
- 所以这里有些命名套路,还是应该遵守的
- valueOf:类似Boolean.valueOf(),实际是类型转换,参数和返回的实例有相同的值
- of:valueOf的简洁写法,在EnumSet中流行起来
- getInstance:参数可选
- newInstance:隐含的意思是每次都是new一个新的
- getType, newType
2 服务提供者框架
这是从静态工厂好处3里引出来的,对外提供一个接口,客户端依赖于此接口实例,但并不关心具体实现
- 三大组件:以JDBC为例
-
服务接口
:Service Interface,提供者实现,如Connection -
提供者注册API
:Provider Registreation API,用来注册实现,让客户端访问,如DriverManager.registerDriver() -
服务访问API
:Service Access API,客户端用来获取服务实例,这里就是灵活的静态工厂,如DriverManager.getConnection() -
服务提供者接口
,Service Provider Interface,可选,用来创建服务实例,如果没有这个,就得按照类名注册,并通过反射实例化,如Driver就是这个角色
-
/**
* ================服务接口:Service Interface==================
* 一个对外提供服务的接口,并且不同情况,会产生不同的Service对象,
* 即通过Service的不同实现,对外提供不同的服务
*
*/
public interface Service {
void doService();
}
/**
* ================服务提供者接口==================
* 用来生成Service对象,注意,如果不使用Provider,则注册到Services的就得是Service实现类的Class对象,
* newInstance也只能通过反射来了
* 问题就是Provider实现类应该有几个
*
*/
public interface Provider {
Service newService();
}
public class Services {
private Services(){}
//================提供者注册API==================//
//这里要么注册provider对象,要么注册Service实现类的Class,你选吧
private static final Map<String, Provider> providers = new ConcurrentHashMap<>();
public static final String DEFAULT_PROVIDER_NAME = "<def>";
public static void registerDefaultProvider(Provider p){
registerProvider(DEFAULT_PROVIDER_NAME, p);
}
public static void registerProvider(String defaultProviderName, Provider p) {
providers.put(defaultProviderName, p);
}
//================服务访问API==================//
public static Service newInstance(){
return newInstance(DEFAULT_PROVIDER_NAME);
}
public static Service newInstance(String name) {
Provider p = providers.get(name);
if(p == null){
throw new IllegalArgumentException("No provider registered with name + " + name);
}
return p.newService();
}
}
- 使用场景
- Service提供了某项工作的接口
- Services是一个平台:
- 注册接口:用于注册Service的实现
- 可以注册Provider,如上例,规避调用Class对象和反射
- 可以注册Service实现类的Class对象
- 可以注册Service实现类的实例
- 访问接口:用于获取Service的实现的实例
- api作者和用户都可以实现Service和Provider,即提供服务
- JDBC的服务就是连接数据库,不同的Service实现,对应不同的数据库,也使用了不同的驱动
- 注册接口:用于注册Service的实现
3 Builder模式的构建器
- 使用场景:参数个数多
- 原始模式:构造器或者静态工厂形式太多,参数多
- JavaBeans模式:new一个空对象然后set各种参数,代码不宜管理,set过程中,对象也可能处于不一致状态
- 把JavaBeans的一组set封装起来,就是一个建造者模式的原始形态,但里面依旧需要对对象的一致性负责
- 这里说的一致性问题,意思是new完对象,还需要一组set之后,对象才能正常工作,
- 但set期间,对象已经有了,却不能正常工作,这就是一个危险的状态
- Builder模式,就不存在这个不一致的状态,因为对象最终还是通过一个构造器出来后就已经可以正常工作了
- 所以这时使用Builder模式,既能保证JavaBeans的可读性,又能保证原始模式的安全性
- ImageLoader的初始化,AlertDialog的初始化,都使用了这种模式,参数很多,有些必填(放到Buidler的构造方法),有些选填(作为单独方法)
3.1 简单模式
public class NutritionFacts {
private final int servingSize;
private final int servings;
private final int calories;
private final int fat;
private final int sodium;
private final int carbohydrate;
public NutritionFacts(Builder builder) {
servingSize = builder.servingSize;
servings = builder.servings;
calories = builder.calories;
fat = builder.fat;
sodium = builder.sodium;
carbohydrate = builder.carbohydrate;
}
public static class Builder{
//必填的参数,无默认值
private final int servingSize;
private final int servings;
//选填的参数,有默认值
private int calories = 0;
private int fat = 0;
private int carbohydrate = 0;
private int sodium = 0;
public Builder(int servingSize, int servings){
this.servingSize = servingSize;
this.servings = servings;
}
public Builder calories(int val){ calories = val; return this; }
public Builder fat(int val){ fat = val; return this; }
public Builder carbohydrate(int val){ carbohydrate = val; return this;}
public Builder sodium(int val){ sodium = val; return this; }
public NutritionFacts build(){
return new NutritionFacts(this);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
NutritionFacts cocacola = new NutritionFacts.Builder(240, 8)
.calories(100)
.sodium(35)
.carbohydrate(27)
.build();
}
3.2 Builder接口模式
将Builder抽取出来单独做一个接口,这个接口的对象可以:
- 创建任意多的对象
- 其功能就类似于直接传Class对象
- 但比Class对象的newInstance方法多了类型检查,构造方法保证等
- 缺点就是要创建N多个Builder类
public interface Builder<T> {
public T build();
}
public class NutritionFacts2 {
private final int servingSize;
private final int servings;
private final int calories;
private final int fat;
private final int sodium;
private final int carbohydrate;
public NutritionFacts2(MyBuilder builder) {
servingSize = builder.servingSize;
servings = builder.servings;
calories = builder.calories;
fat = builder.fat;
sodium = builder.sodium;
carbohydrate = builder.carbohydrate;
}
public static class MyBuilder implements Builder<NutritionFacts2>{
//必填的参数,无默认值
private final int servingSize;
private final int servings;
//选填的参数,有默认值
private int calories = 0;
private int fat = 0;
private int carbohydrate = 0;
private int sodium = 0;
public MyBuilder(int servingSize, int servings){
this.servingSize = servingSize;
this.servings = servings;
}
public MyBuilder calories(int val){ calories = val; return this; }
public MyBuilder fat(int val){ fat = val; return this; }
public MyBuilder carbohydrate(int val){ carbohydrate = val; return this;}
public MyBuilder sodium(int val){ sodium = val; return this; }
public NutritionFacts2 build(){
return new NutritionFacts2(this);
}
}
public static void main(String[] args) {
Builder<NutritionFacts2> builder = new NutritionFacts2.MyBuilder(240, 8)
.calories(100)
.sodium(35)
.carbohydrate(27);
NutritionFacts2 cocacola = builder.build();
}
}
/*
这里的Builder<NutritionFacts2> builder对象,可以传给任意的抽象工厂方法
*/
4 单例模式
- 怎么能破坏单例的限制
- 反射:反射出私有构造方法,Enum可自然规避此问题,其他方式得强写检查代码
- 序列化:将单例序列化,再反序列化,出来就是一个新对象,Enum可自然解决,其他方式使用readResolve方法
- 安卓里的多进程,会产生多个Application
4.1 饿汉:公有域,或静态工厂
public class Singleton {
public static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton(){}
private Object readResolve(){ return INSTANCE; }
public void provideService(){
}
}
//访问
Singleton.INSTANCE.provideService();
public class Singleton {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){ return INSTANCE; }
private Object readResolve(){ return INSTANCE; }
public void provideService(){
}
}
//访问
Singleton.getInstance().provideService();
4.2 懒汉:双保险模式
这里注意延迟加载和volatile的使用
public class Singleton{
private volatile static Singleton instance = null;
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
if(instance == null){
synchronized(Singleton.class){
if(instance == null){ instance = new Singleton(); }
}
}
return instance;
}
}
这双重检查的概念可以推广到所有需要延迟加载的地方,如果一个变量需要延迟加载,
那访问的时候,你就应该这样:
private volatile T field;
T getField(){
//用到了result这个局部变量,确保field只在已经被初始化的情况下读取一次,可以提升性能(非必须)
//据说 速度比不用局部变量快了25%
T result = field;
if(result == null){
synchronized(this){
result = field;
if(result == null){
field = result = computeFieldValue();
}
}
}
return result;
}
4.3 懒汉:内部类模式
这里的说法是:
SingletonHolder作为一个内部类,会在访问时被加载,所以这里实现了延迟加载,并且内部类可以从语言层面上防止多线程的问题,比双重锁模式优雅的多。
public class Singleton{
private static class SingletonHolder{
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
访问Singleton这个类时,才加载Inner,单例才被初始化
而且一个Inner保证了有一个singleton静态实例
那能保证Inner只有一个吗?能啊,ClassLoader会保证Inner的Class就一个
4.4 枚举
按照Effective Java书里说法,这个方法虽然没流行起来,但最符合单例的需求
//直接就能防止反射,防止序列化时生成新类
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void provideService(){
}
}
4.5 暴力反射版的单例:趣味探索
public class Singleton {
private Singleton(){}
public void doSth(){
System.out.println("做点什么");
}
}
public class SingletonFactory {
private static Singleton singleton;
//===只实例化一次,使用暴力反射
static{
try {
Class cls = Class.forName(Singleton.class.getName());
Constructor cons = cls.getDeclaredConstructor();
cons.setAccessible(true);
singleton = (Singleton) cons.newInstance();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static Singleton getSingleton(){
return singleton;
}
/**
* 扩展:一个项目可以有一个单例构造器,负责生成所有单例对象,只需要传入类型,
* 但是需要事先知道有几个单例类型
*/
}
5 简单工厂模式
场景:披萨店里生产各种披萨,需要你实现一个用户点餐的接口,用户可以选择披萨类型
先给出Pizza的类体系
public abstract class Pizza{
}
public class CheesePizza extends Pizza{
}
public class PepperoniPizza extends Pizza{
}
public class ClamPizza extends Pizza{
}
public class VeggiPizza extends Pizza{
}
//------------------------------------------------------------
//第一个例子,不用工厂模式
//------------------------------------------------------------
Pizza orderPizza(String type){
Pizza pizza;
if(type.equals("cheese")){
pizza = new CheesePizza();
}else if(type.equals("pepperoni")){
pizza = new PepperoniPizza();
}else if(type.equals("clam")){
pizza = new ClamPizza();
}else if(type.equals("veggie")){
pizza = new VeggiPizza();
}
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
return pizza;
}
//如果需要增删pizza的种类,则这个方法的代码需要修改
//也就是需要修改已经编译好的
//不符合对修改关闭,对扩展开放的原则
//------------------------------------------------------------
//第二个例子,使用简单工厂模式
//------------------------------------------------------------
public class SimplePizzaFactory{
///方式1:传入字符串类型的type,或者int类型的type,依然需要修改,但至少代码已经都归到一个地方了
public Pizza createPizza(String type){
Pizza pizza;
if(type.equals("cheese")){
pizza = new CheesePizza();
}else if(type.equals("pepperoni")){
pizza = new PepperoniPizza();
}else if(type.equals("clam")){
pizza = new ClamPizza();
}else if(type.equals("veggie")){
pizza = new VeggiPizza();
}
return pizza;
}
///方式2:再增加新的pizza类型,这个方法也不需要修改了
public <T extends Pizza> T createPizza(Class<T> clazz){
Pizza pizza;
try{
pizza = clazz.newInstance();
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
System.out.println("生成错误");
}
return (T)pizza;
}
///方式3:参数也可以传入Builder,Provider等
}
public class PizzaStore{
SimplePizzaFactory factory;
public PizzaStore(SimplePizzaFactory fac){
this.factory = fac;
}
public Pizza orderPizza(String type){
Pizza pizza;
pizza = factory.createPizza(type);
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
return pizza;
}
}
///
6 工厂方法
需要注意的是,工厂方法不是简单工厂的升级,
而是简单工厂所对应的需求升级了,这里的升级就是,出现了不同的产品等级
Pizza店生意好了,采用了加盟模式,NewYork, Chicago都有加盟店了,
但是这两个地方的Pizza风味有所不同,虽然同是Chesse或者Pepper,但是
还都有各自的风味,如饼的厚薄,饼的大小,传入同样的type,但返回的对象不一样了
工厂方法提供一个工厂接口或基类,由子类完成具体的创建动作,
所以工厂基类中,对对象的处理,就和子类的创建动作解耦了
工厂方法,能让各地的Pizza店还保持一样的制作流程,但各自在创建时,允许发挥个性
public abstract class PizzaStore{
public Pizza orderPizza(String type){
Pizza pizza;
pizza = createPizza(type);
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
return pizza;
}
abstract Pizza createPizza(String type);
}
public class NewYorkPizzaStore extends PizzaStore{
public Pizza createPizza(String type){
Pizza pizza;
if(type.equals("cheese")){
pizza = new NYCheesePizza();
}else if(type.equals("pepperoni")){
pizza = new NYPepperoniPizza();
}else if(type.equals("clam")){
pizza = new NYClamPizza();
}else if(type.equals("veggie")){
pizza = new NYVeggiPizza();
}
return pizza;
}
}
public class ChicogoPizzaStore extends PizzaStore{
public Pizza createPizza(String type){
Pizza pizza;
if(type.equals("cheese")){
pizza = new CGCheesePizza();
}else if(type.equals("pepperoni")){
pizza = new CGPepperoniPizza();
}else if(type.equals("clam")){
pizza = new CGClamPizza();
}else if(type.equals("veggie")){
pizza = new CGVeggiPizza();
}
return pizza;
}
}
Pizza的类体系还是差不多
public abstract class Pizza{
}
public class NYCheesePizza extends Pizza{
}
public class NYPepperoniPizza extends Pizza{
}
public class CGCheesePizza extends Pizza{
}
public class CGPepperoniPizza extends Pizza{
}
- 分析
- 一样的type,但是不同的工厂子类返回了不同的类型
- 比如说螺丝分为大小螺丝,可以有大螺丝工厂,小螺丝工厂,大和小就是产品等级
- 而螺丝,螺帽系列,就是一个产品族,对应到pizza上,就是pizza,辣椒,调料就是一个产品族
- 涉及到产品族,就需要用到抽象工厂了
这里给出一段代码,还是要解决上面的需求,但不使用工厂方法,只用暴力方案
public class DependentPizzaStore{
public Pizza createPizza(String style, String type){
Pizza pizza = null;
if(style.equals("NewYork")){
if(type.equals("cheese")){
return NYCheesePizza();
}else if(type.equals("veggi")){
return NYVeggiPizza();
}
}else if(style.equals("Chicago")){
if(type.equals("cheese")){
return CGCheesePizza();
}else if(type.equals("veggi")){
return CGVeggiPizza();
}
}
return pizza;
}
}
这段代码很重要,很直观的告诉你简单工厂和工厂方法解决的问题
createPizza(String style, String type)两个参数时,style就变成了工厂方法里的类体系结构,每个工厂子类其实就是不同的style
createPizza(String type)一个参数时,使用简单工厂就可以了
如果出现了CreatePepper, CreateSauce,需要你创建辣椒和酱料,和Pizza一起作为一个产品族,就用到抽象工厂了
7 抽象工厂
看到这里时,你应该已经了解了简单工厂和工厂方法
- 你应该已经知道了
- 同一个东西的不同风格,是产品等级不同,如大小螺丝,需要不同风格的工厂--工厂方法
- 不同的东西形成一个系列,如螺丝和螺帽,是一个产品族,在一个工厂里生产
现在假设不同地域的pizza店,得就近生产自己地区的酱料和奶酪,以保持新鲜
public interface AbstractFactory{
public Cheese createCheese();
public Sauce createSauce();
}
public class NewYorkFactory extends AbstractFactory{
public Cheese createCheese(){
return NYCheese();
}
public Sauce createSauce(){
return NYSauce();
}
}
public class CGFactory extends AbstractFactory{
public Cheese createCheese(){
return CGCheese();
}
public Sauce createSauce(){
return CGSauce();
}
}
这俩工厂用在哪儿呢?注意,酱料和奶酪作为一个产品族,他们组装出来的产品就是:Pizza
所以这里的工厂,应该用在组装Pizza的地方
public class ChicogoPizzaFactory extends PizzaFactory{
public Pizza createPizza(String type){
Pizza pizza;
AbstractFactory fac = new CGFactory();
if(type.equals("cheese")){
pizza = new CGCheesePizza(fac);
}else if(type.equals("pepperoni")){
pizza = new CGPepperoniPizza(fac);
}else if(type.equals("clam")){
pizza = new CGClamPizza(fac);
}else if(type.equals("veggie")){
pizza = new CGVeggiPizza(fac);
}
return pizza;
}
}
- 三个工厂模式的总结:
- 简单工厂:解决了单个店面的选择不同类型pizza的问题
- 工厂方法:解决了不同地域Pizza店的口味问题,同一类型的pizza可以做出不同风格
- 抽象工厂:解决了不同地域的Pizza原料生产问题,原料作为产品族
- 这里Pizza的例子扩展到女娲造人的场景里
- 人的类型:男人,女人---由简单工厂解决,SimpleFactory.createHuman(type)
- 人的不同风格:黄色,黑色,白色--由工厂方法解决
- IHumanFactory.createHuman(type)
- 分为YellowFactory,BlackFactory,WhiteFactory
- 人的零件问题:胳膊,腿,脑袋
- AbstractFactory.create胳膊,create腿,create脑袋
- Yellow零件Factory,Black零件Factory,White零件Factory
- 而抽象工厂,需要设置给上面不同肤色的工厂方法使用,来组装成不同肤色的人
8 Flyweight:蝇量模式(享元模式)
- 场景:
- 一个森林里有很多树,树有千万棵,但一共就三种(柳树,槐树,杨树),然后就是树的位置不同,树的样子是外部状态,树的位置是内部状态
- 一个年级很多Student,各个Student保存一个Class班级信息,其实1000个学生,就10个Class,Class是外部状态,其他如姓名,生日,成绩,是内部状态
- 一个对象很多字段,但有一组字段是所有对象都一样的,1000个对象,可能这一组字段就几种情况,这一组字段,就是外部状态,其他的字段,是内部状态
Flyweight模式就是解决外部状态的问题,用一个对象,提供很多个虚拟对象
//树的对象千千万,但不怕,这里走了个极端,树成了无状态对象,其实可以有内部状态,
//如位置xy和树龄age,都可以作为内部状态使用,而非方法参数
public class Tree{
RealTree realTree;
public void display(int x, int y, int age){
}
}
///树的外部状态,其实就三个对象,柳树,杨树,槐树
//这里这几个字段说是固定不变的,可能有点牵强,不要太纠结
public class RealTree{
public Leaf leaf;
public Type type;
public int 硬度;
public int 果实;
}
public class TreeManager{
public HashMap<String, RealTree> flyweights = ...;
static{
flyweights.put("杨树", new RealTree());
....
}
public RealTree getRealTree(String key){...}
}
9 备忘录模式
对象快照,例如在命令模式的撤销功能中,需要记住对象之前的状态,或者游戏的进度保存
备忘录模式就是由对象自己管理自己的save和restore
public class GameRole{
private String currentEnemy;
private String currentFriend;
private int currentX, currentY;
private int currentAttachPower;
public Memento createMemento(){
return new Memento(currentX, currentY);
}
public void setMemento(Memento memento){
this.currentX = memento.currentX;
this.currentY = memento.currentY;
}
}
public static class Memento{
private int currentX, currentY; //当前位置坐标,需要保存和还原
}
10 原型模式和深拷贝浅拷贝
深拷贝与浅拷贝问题中,会发生深拷贝的有java中的8种基本类型以及他们的装箱类型,另外还有String类型。其余的都是浅拷贝
public class Prototype implements Cloneable {
private ArrayList list = new ArrayList();
public Prototype clone(){
Prototype prototype = null;
try{
prototype = (Prototype)super.clone();
prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();
}catch(CloneNotSupportedException e){
e.printStackTrace();
}
return prototype;
}
}
- 你需要弄清楚的问题:
- 你的对象到底要对任何一个域拷贝到什么程度
- 域的类型是否实现了clone,无论是你实现还是JDK实现,怎么实现的,你得知道
- 就上例而言:由于ArrayList不是基本类型,所以成员变量list,不会被拷贝,需要我们自己实现深拷贝,幸运的是java提供的大部分的容器类都实现了Cloneable接口。所以实现深拷贝并不是特别困难。
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