创建型设计模式详解

### 创建型设计模式详解 在软件开发中，创建型设计模式是一组用于对象创建过程的设计模式，它们可以帮助我们更灵活、更高效地创建对象。本文将详细介绍抽象工厂模式、建造者模式、工厂方法模式和原型模式，并通过具体的代码示例来展示它们的应用。 #### 1. 抽象工厂模式 抽象工厂模式创建了一个接口，用于在不了解具体类的情况下创建多个对象。这是封装的一个强大体现，它允许我们在不改变源代码的情况下更改实现。 ##### 1.1 用例 以房车制造为例，制造商需要决定房车的类型（A 型、B 型或 C 型）、风格（如露营车、巴士、卡车）、车架、发动机和厨房等细节。抽象工厂模式将用于为每种房车类型创建一组对象。 ##### 1.2 UML 类图 实现该模式需要 5 个接口和 17 个类。 ##### 1.3 代码实现 - **接口**：每个接口包含一个单一的访问器方法，返回一个字符串值。 ```java public interface Type { public String getType(); } public interface Style { public String getStyle(); } public interface Frame { public String getFrame(); } public interface Engine { public String getEngine(); } public interface Kitchen { public String getKitchen(); } ``` - **抽象工厂类**：定义了四个抽象方法，对应后续的工厂类。 ```java public abstract class MotorHomeAbstractFactory { public abstract Frame createFrame(); public abstract Style createStyle(); public abstract Engine createEngine(); public abstract Kitchen createKitchen(); } ``` - **具体类型类**：以 A 型房车为例，包含一个工厂类和四个实现类。 ```java public class TypeAFactory extends MotorHomeAbstractFactory { public Frame createFrame() { return new TypeAFrame(); } public Style createStyle() { return new TypeAStyle(); } public Engine createEngine() { return new TypeAEngine(); } public Kitchen createKitchen() { return new TypeAKitchen(); } } public class TypeAStyle implements Style { public String getStyle() { return "[Type A] Style:\t\tOff the Grid"; } } public class TypeAEngine implements Engine { public String getEngine() { return "[Type A] Engine:\tFord V10"; } } public class TypeAFrame implements Frame { public String getFrame() { return "[Type A] Frame:\t\tBus"; } } public class TypeAKitchen implements Kitchen { public String getKitchen() { return "[Type A] Kitchen:\tFull"; } } ``` - **驱动类**：模拟用户输入，创建相应的工厂实例和房车组件，并输出结果。 ```java public class MotorHomeDriver { public static void main(String[] args) { // Step 1 // create abstract factory MotorHomeAbstractFactory mhFactory = null; // Step 2 // Create a factory instance String nextMotorHome = "TypeA"; // simulated user input if (nextMotorHome.equals("TypeA")) { System.out.println("\nType A motor home selected"); mhFactory = new TypeAFactory(); } else if (nextMotorHome.equals("TypeB")) { System.out.println("\nType B motor home selected"); mhFactory = new TypeBFactory(); } else if (nextMotorHome.equals("TypeC")) { System.out.println("\nType C motor home selected"); mhFactory = new TypeCFactory(); } else { System.out.println("Invalid motor home type entered."); } // Step 3 // Create motor home components Style mhStyle = mhFactory.createStyle(); Frame mhFrame = mhFactory.createFrame(); Engine mhEngine = mhFactory.createEngine(); Kitchen mhKitchen = mhFactory.createKitchen(); // Step 4 // Provide Output System.out.println("\nComponent list for " + nextMotorHome + " motor home"); System.out.println(mhStyle.getStyle()); System.out.println(mhFrame.getFrame()); System.out.println(mhEngine.getEngine()); System.out.println(mhKitchen.getKitchen()); } } ``` #### 2. 建造者模式 建造者模式用于将对象的实例化和表示分离，允许在相同的实例化过程中实现不同的表示。该模式通常用于创建复杂对象，通过分步骤创建对象，我们可以根据不同的步骤构建不同的对象。 ##### 2.1 用例 以咖啡烘焙机制造应用为例，该应用将创建两种不同的咖啡烘焙机模型：个人用和商用。共有八个组件，其中一些组件是两种模型共有的，一