【02】Java进阶:17-单例设计模式、多例设计模式、枚举、工厂设计模式、Lombok
day17 【单例模式、多例模式、枚举、工厂模式】
今日目标
- 单例模式
- 多例模式
- 枚举
- 工厂模式
教学目标
- 能够说出单例设计模式的好处
- 能够说出多例模式的好处
- 能够定义枚举
- 能够使用工厂模式编写java程序
第一章 单例设计模式
知识点-- 单例设计模式的概述
目标
正常情况下一个类可以创建多个对象
public class Person(){// 默认生成一个公共的空参构造方法
}
// 测试类
public static void main(String[] args) {// 正常情况下一个类可以创建多个对象Person p1 = new Person();Person p2 = new Person();Person p3 = new Person();// ...
}
但是有些时候的某些类, 我们希望只能创建单一的一个对象, 这时候我们需要使用到单例设计模式, 下面我们来介绍一下单例设计模式.
路径
- 单例设计模式的作用
- 单例设计模式实现步骤
- 单例设计模式的类型
讲解
单例设计模式的作用
单例模式,是一种常用的软件设计模式。通过单例模式可以保证系统中,应用该模式的这个类只有一个实例。即一个类只有一个对象实例。
单例设计模式实现步骤
- 将构造方法私有化,使其不能在类的外部通过new关键字实例化该类对象。
- 在该类内部产生一个唯一的实例化对象 private
- 定义一个静态方法返回这个唯一对象。
例设计模式的类型
根据实例化对象的时机单例设计模式又分为以下两种:
- 饿汉单例设计模式
- 懒汉单例设计模式
小结
略
知识点-- 饿汉式单例设计模式
目标
- 掌握单例设计模式的书写
路径
- 单例设计模式 — 饿汉式
讲解
饿汉单例设计模式就是使用类的时候已经将对象创建完毕,不管以后会不会使用到该实例化对象,先创建了再说。很着急的样子,故被称为“饿汉模式”。
代码如下:
public class Person {// 饿汉式单例设计模式: 比较着急,不管会不会使用这个类的对象,都先创建了再说// 1.构造方法私有化private Person(){}// 2.在该类的内部创建一个该类的对象private static final Person P = new Person();// 3.提供一个静态方法,供外界获取该类的对象public static Person getInstance(){return P;}// 成员方法public static void sleep(){System.out.println("睡觉");}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {// 验证Person p1 = Person.getInstance();Person p2 = Person.getInstance();Person p3 = Person.getInstance();Person p4 = Person.getInstance();System.out.println(p1);System.out.println(p2);System.out.println(p3);System.out.println(p4);}
}
小结
略
知识点-- 懒汉式单例设计模式
目标
- 掌握懒汉式单例设计模式的书写
路径
- 单例设计模式 — 懒汉式
讲解
懒汉单例设计模式就是调用getInstance()方法时实例才被创建,先不急着实例化出对象,等要用的时候才实例化出对象。不着急,故称为“懒汉模式”。
代码如下:
public class Person {// 懒汉式单例: 不着急,只要当你调用了getInstance静态方法获取对象的时候,就创建,其他时候不创建// 1. 将构造方法私有化,使其不能在类的外部通过new关键字实例化该类对象。private Person(){}// 2. 在该类内部产生一个唯一的实例化对象private static Person p ;// 默认值为null// 3. 定义一个静态方法返回这个唯一对象。public static synchronized Person getInstance(){// 创建Person类的唯一对象// 判断一下,如果p这个成语变量的值为null,就创建,不为null,说明该对象已经创建了,直接返回即可if (p == null){p = new Person();}return p;}// ...
}public class Test {public static void main(String[] args) {Person p1 = Person.getInstance();Person p2 = Person.getInstance();Person p3 = Person.getInstance();System.out.println(p1);System.out.println(p2);System.out.println(p3);}
}
注意:懒汉单例设计模式在多线程环境下可能会实例化出多个对象,不能保证单例的状态,所以加上关键字:synchronized,保证其同步安全。
小结
单例模式可以保证系统中一个类只有一个对象实例。
实现单例模式的步骤:
- 将构造方法私有化,使其不能在类的外部通过new关键字实例化该类对象。
- 在该类内部产生一个唯一的实例化对象,并且将其封装为private static类型的成员变量。
- 定义一个静态方法返回这个唯一对象。
第二章 多例设计模式
知识点–多例设计模式
目标
- 掌握多例设计模式的书写
路径
- 多例设计模式的作用
- 实现步骤
- 实现代码
- 测试结果
讲解
多例设计模式的作用
多例模式,是一种常用的软件设计模式。通过多例模式可以保证系统中,应用该模式的类有固定数量的实例。多例类要自我创建并管理自己的实例,还要向外界提供获取本类实例的方法。
实现步骤
1.创建一个类, 将构造方法私有化,使其不能在类的外部通过new关键字实例化该类对象。
2.在该类内部产生固定数量的实例化对象 ----> 集合
3.提高一个静态方法来随机获取一个该了的实例化对象
实现代码
public class Person {// 使用多例设计模式: 保证程序运行期间该类只有固定数量的对象产生// 1.创建一个类, 将构造方法私有化,使其不能在类的外部通过new关键字实例化该类对象。private Person(){}// 2.在该类内部产生固定数量的实例化对象 ----> 集合 只能产生依次固定数量的对象// 2.1 定义一个存放该类对象的集合private static ArrayList<Person> list = new ArrayList<>();// 2.2 在静态代码块中,创建固定数量的对象,添加到集合中static {// 创建固定数量的该类对象for (int i = 0; i < 3; i++) {Person p = new Person();list.add(p);}}// 3.提高一个静态方法来随机获取一个该了的实例化对象public static Person getInstance(){// 创建一个Random对象Random r = new Random();// 随机产生一个list集合的索引int index = r.nextInt(list.size());// [0,3) 0,1,2// 根据索引获取对象Person p = list.get(index);// 返回对象return p;}
}
测试结果
public class Test {public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 10; i++) {Person p1 = Person.getInstance();System.out.println(p1);}}
}
小结
多例模式可以保证系统中一个类有固定个数的实例, 在实现需求的基础上, 能够提高实例的复用性.
实现多例模式的步骤:
- 创建一个类, 将构造方法私有化,使其不能在类的外部通过new关键字实例化该类对象。
- 在类中定义该类被创建的总数量
- 在类中定义存放类实例的list集合
- 在类中提供静态代码块,在静态代码块中创建类的实例
- 提供获取类实例的静态方法
第四章 枚举
知识点–枚举的概述和定义
目标
- 掌握枚举的定义和使用
路径
- 引入不使用枚举存在的问题
- 枚举的概述
- 枚举的定义
- 枚举的使用
讲解
不使用枚举存在的问题
假设我们要定义一个人类,人类中包含姓名和性别。通常会将性别定义成字符串类型,效果如下:
public class Person {private String name;private String sex;public Person() {}public Person(String name, String sex) {this.name = name;this.sex = sex;}// 省略get/set/toString方法
}
public class Demo01 {public static void main(String[] args) {Person p1 = new Person("张三", "男");Person p2 = new Person("张三", "abc"); // 因为性别是字符串,所以我们可以传入任意字符串}
}
不使用枚举存在的问题:可以给性别传入任意的字符串,导致性别是非法的数据,不安全。
枚举的概念
枚举是一种用来表示固定个数值的引用数据类型,例如性别,季节,方向等等这些数据都是有固定个数数值的,java中的枚举是有固定个数对象的"特殊类"。
定义枚举的格式
public enum 枚举名 {// 第一行都是罗列枚举实例,这些枚举实例直接写大写名字即可。实例,实例,实例,...;
}public enum Sex {BOY,GIRL,YAO
}public enum Season {SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER;
}public enum Direction {UP,DOWN,LEFT,RIGHT
}// 使用枚举
public class Test {public static void main(String[] args) {/*概述:枚举是一种用来表示固定个数值的引用数据类型,例如性别,季节,方向等等这些数据都是有固定个数数值的格式:public enum 枚举名{枚举值,枚举值,枚举值,....}规范: 枚举值的名称所有字母大写使用枚举: 其实就是把枚举当成一个数据类型来使用枚举值; 枚举名.枚举值*/// 定义一个Sex枚举类型的变量,并赋值Sex sex1 = Sex.BOY;Sex sex2 = Sex.GIRL;Sex sex3 = Sex.YAO;// 定义一个Direction枚举类型的变量,并赋值Direction d1 = Direction.UP;Direction d2 = Direction.DOWN;}
}
枚举的使用
- 定义枚举:BOY表示男,GIRL表示女
enum Sex {BOY, GIRL; // 男,女
}
- Perosn中的性别有String类型改为Sex枚举类型
public class Person {private String name;private Sex sex;public Person() {}public Person(String name, Sex sex) {this.name = name;this.sex = sex;}// 省略get/set/toString方法
}
- 使用是只能传入枚举中的固定值
public class Demo02 {public static void main(String[] args) {// 使用枚举格式: 枚举类型.枚举值Person p1 = new Person("张三", Sex.BOY);Person p2 = new Person("张三", Sex.GIRL);Person p3 = new Person("张三", "abc");// 编译报错}
}
小结
略
知识点–枚举的其他内容(听听就好)
目标
- 了解枚举的其他内容
路径
- 了解枚举的其他内容
讲解
枚举的本质其实就是一个使用了多例设计模式的类,所以枚举中还可以有成员变量,成员方法等。
枚举的本质是一个类,我们刚才定义的Sex枚举最终效果如下:
public enum Sex {BOY, GIRL; // 男,女
}
public enum Sex {BOY(18), GIRL(16);public int age;Sex(int age) {this.age = age;}public void showAge() {System.out.println("年龄是: " + age);}
}
public class Demo03 {public static void main(String[] args) {Person p1 = new Person("张三", Sex.BOY);Person p2 = new Person("张三", Sex.GIRL);Sex.BOY.showAge();Sex.GIRL.showAge();}
}
运行效果:
小结
- 略
第四章 工厂设计模式
知识点-- 工厂模式的概述
目标
- 工厂模式其实就是用来帮我们创建对象的, 那么它到底有哪些特点, 我们来学习一下.
路径
- 工厂模式的介绍
- 工厂模式的作用
- 案例演示
讲解
工厂模式的介绍
工厂模式(Factory Pattern)是 Java 中最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。之前我们创建类对象时, 都是使用new 对象的形式创建, 除new 对象方式以外, 工厂模式也可以创建对象.
耦合度: 类与类之间的关系,如果关系比较强,高耦合, 如果关系比较弱,低耦合
10个类:
10个测试类: 需要创建这10个类的对象
以前: 直接通过new 来创建 10个测试类都要和这个10个类关系起来
现在: 使用工厂模式,定义一个工厂类,专门用来创建这10个类的对象, 并提供获取的方法,
在10个测试类中创建这10个类的对象,只需要使用工厂类来创建就行了,10个测试类就只和工厂类有关系
工厂模式的作用
将前端代码与要创建的对象分开,前端不需要直接创建对象,也就不需要关心创建对象时需要的数据。只需要通过工厂类获取对象即可。
- 解决类与类之间的耦合问题
案例演示
需求
- 编写一个Car接口, 提供run方法
- 编写一个Falali类实现Car接口,重写run方法
- 编写一个Benchi类实现Car接口,重写run方法
提供一个工厂类,可以用来生产汽车对象
实现代码
1.编写一个Car接口, 提供run方法
public interface Car {public void run();
}
2.编写一个Falali类实现Car接口,重写run方法
public class Falali implements Car {@Overridepublic void run() {System.out.println("法拉利以每小时500公里的速度在奔跑.....");}
}
3.编写一个Benchi类实现Car接口
public class Benchi implements Car {@Overridepublic void run() {System.out.println("奔驰汽车以每秒1米的速度在挪动.....");}
}
4.提供一个CarFactory(汽车工厂),用于生产汽车对象
public class CarFactory {/*** @param id : 车的标识* benchi : 代表需要创建Benchi类对象* falali : 代表需要创建Falali类对象* 如果传入的车标识不正确,代表当前工厂生成不了当前车对象,则返回null* @return*/public Car createCar(String id){if("falali".equals(id)){return new Falali();}else if("benchi".equals(id)){return new Benchi();}return null;}
}
5.定义CarFactoryTest测试汽车工厂
public class CarFactoryTest {public static void main(String[] args) {CarFactory carFactory = new CarFactory();Car benchi = carFactory.createCar("benchi");benchi.run();Car falali = carFactory.createCar("falali");falali.run();}
}
小结
- 工厂模式的存在可以改变创建类的对象的方式,解决类与类之间的耦合.
第五章 Lombok【自学扩展】
知识点-- Lombok的使用
目标
- 能够使用Lombok
路径
- lombok介绍
- lombok使用
讲解
lombok介绍
- lombok可以使用注解的方式让一些代码变的简洁 方便
- 实体类中有一些固定的代码:构造方法,getter/setter、equals、hashcode、toString方法都是固定的,写出来看着比较麻烦。而Lombok能通过注解的方式,在编译时自动为属性生成这些代码。
lombok使用
1. 添加lombox的jar包:
将lombok.jar(本例使用版本:1.18.10),添加到模块目录下,并添加到ClassPath
2. 为IDEA添加lombok插件(连接网络使用)
- 第一步
- 第二步:
- 第三步:
- 第四步:
安装完毕后,重启IDEA。
新建一个类:Student
lombok常用注解
@Getter和@Setter
- 作用:生成成员变量的get和set方法。
- 写在成员变量上,指对当前成员变量有效。
- 写在类上,对所有成员变量有效。
- 注意:静态成员变量无效。
@ToString:
- 作用:生成toString()方法。
- 该注解只能写在类上。
@NoArgsConstructor和@AllArgsConstructor
- @NoArgsConstructor:无参数构造方法。
- @AllArgsConstructor:满参数构造方法。
- 注解只能写在类上。
@EqualsAndHashCode
- 作用:生成hashCode()和equals()方法。
- 注解只能写在类上。
@Data
作用: 生成setter/getter、equals、hashCode、toString方法,如为final属性,则不会为该属性生成setter方法。
注解只能写在类上。
小结
略
总结
- 能够说出单例设计模式的好处作用: 可以保证使用该模式定义的类只有一个对象产生实现步骤:1.构造方法私有化,使其不能在其他类中通过new调用构造方法来创建对象2.在类的内部创建一个该类的对象3.提供一个公共的静态方法,用来供外界获取该类的唯一对象饿汉式和懒汉式(看创建对象的时机)
- 能够说出多例模式的好处作用: 可以保证使用该模式定义的类有固定数量的对象产生实现步骤:1.构造方法私有化,使其不能在其他类中通过new调用构造方法来创建对象2.在类的内部创建固定数量的该类对象3.提供一个公共的静态方法,用来供外界获取该类的对象
- 能够定义枚举定义枚举: public enum 枚举名{枚举值,枚举值,...}枚举的使用:获取枚举值: 枚举名.枚举值给枚举类型的变量赋值: 枚举类型 变量名 = 枚举名.枚举值;
- 能够使用工厂模式编写java程序提供一个工厂类,在工厂类中提供一个公共的静态方法,用来创建类的对象
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