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Java进阶篇设计模式之三 ----- 建造者模式和原型模式

Java进阶篇设计模式之三 ----- 建造者模式和原型模式

前言

上一篇中我们学习了工厂模式,介绍了简单工厂模式、工厂方法和抽象工厂模式。本篇则介绍设计模式中属于创建型模式的建造者模式和原型模式。

建造者模式

简介

建造者模式是属于创建型模式。建造者模式使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象。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。 简单的来说就是将一个复杂的东西抽离出来,对外提供一个简单的调用,可以在同样的构建过程创建不同的表示。和工厂模式很相似,不过相比而言更加注重组件的装配。

这里用一个示例来进行说明。 我们一天吃的食物有这些,煎饼、盒饭、拉面、豆浆、牛奶和果汁。分为三餐、早餐、午餐和晚餐,餐点主要包含吃的(俗称饭)和喝的(豆浆,果汁之类的),那么我们可以把煎饼和豆浆作为早餐,盒饭和果汁作为午餐,这样我们可以清楚的知道要吃早餐和午餐包含什么食物。

首先我们定义一个食物类,有两个属性,吃的和喝的。

class Meal{
	private String food;
	private String drinks;
	
	public String getFood() {
		return food;
	}
	public void setFood(String food) {
		this.food = food;
	}
	
	public String getDrinks() {
		return drinks;
	}
	public void setDrinks(String drinks) {
		this.drinks = drinks;
	}
}
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定义了食物时候,我们在定义一个食物的标准接口,一份食物包含什么,其实也就是吃的和喝的。

interface IBuilderFood{
	void buildFood();
	void buildDrinks();
	Meal createMeal();
}
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食物接口定义一个吃的和一个喝的组件,然后通过**createMeal()**方法返回我们需要的食物。 那么现在我们便可以定义一份早餐和午餐。 代码示例:

class Breakfast implements IBuilderFood{
	Meal meal;

	public Breakfast(){
		meal=new Meal();
	}
	
	@Override
	public void buildFood() {
		meal.setFood("煎饼");
	}

	@Override
	public void buildDrinks() {
		meal.setDrinks("豆浆");	
	}
	
	@Override
	public Meal createMeal() {
		return meal;
	}
}

class Lunch implements IBuilderFood{
	Meal meal;

	public Lunch(){
		meal=new Meal();
	}
	
	@Override
	public void buildFood() {
		meal.setFood("盒饭");
	}

	@Override
	public void buildDrinks() {
		meal.setDrinks("果汁");	
	}
	
	@Override
	public Meal createMeal() {
		return meal;
	}
}
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定义完之后,建造早餐和午餐的的过程已经完毕了。但是这并不是建造者模式,它有个核心的Director(导演者),它用来创建复杂对象的部分,对该部分进行完整的创建或者按照一定的规则进行创建。那么这里我们可以创建一个Director,用来创建一份餐点。至于创建的是什么餐点,它不用知道,这一点由调用者来进行决定。

这里我们就可以定义一个饭店,可以创建一份餐点,创建什么餐点有顾客决定。 代码示例:

class FoodStore{
	public Meal createBreakfast(IBuilderFood bf){
		bf.buildDrinks();
		bf.buildFood();
		return bf.createMeal();
	}
}
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创建完成这个Director之后,我们再来进行调用测试。

代码示例:


public class BuilderTest {

	public static void main(String[] args) {
		FoodStore foodStore=new FoodStore();
		Meal meal=foodStore.createBreakfast(new Breakfast());
		Meal meal2=foodStore.createBreakfast(new Lunch());
		System.out.println("小明早上吃的是:"+meal.getFood()+",喝的饮料是:"+meal.getDrinks());
		System.out.println("小明中午吃的是:"+meal2.getFood()+",喝的饮料是:"+meal2.getDrinks());	
	}

}

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输出结果:

小明早上吃的是:煎饼,喝的饮料是:豆浆
小明中午吃的是:盒饭,喝的饮料是:果汁
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简单的介绍了下建造者模式的运作原理,可以概况为这4点:

  1. Builder:指定一个抽象的接口,规定该产品所需实现部件的创建,并不涉及具体的对象部件的创建。

  2. ConcreteBuilder:需实现Builder接口,并且针对不同的逻辑,进行不同方法的创建,最终提供该产品的实例。

  3. Director:用来创建复杂对象的部分,对该部分进行完整的创建或者按照一定的规则进行创建。

  4. Product:示被构造的复杂对象。

使用场景: 适用一些基本组件不便,但是组合经常变化的时候。比如超市促销的大礼包。

优点:

  1. 建造者独立,易扩展。
  2. 便于控制细节风险。

缺点

  1. 内部结构复杂,不易于理解。
  2. 产品直接需要有共同点,范围有控制。

原型模式

原型模式(Prototype Pattern)是用于创建重复的对象,同时又能保证性能。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。

一般来说我们在创建对象的时候是直接创建的,但是创建该对象的代价很大的时候,重复的二次创建就有些不划算,这时我们就可以使用原型模式。 打个比方,我们都发送过邮件,在节日的时候一般发送的是祝福语句,在这些祝福语句中,一般除了名字不一样之外,大部分都是一样的。这时我们就可以利用该模式来进行相应出创建。

这里还是用一个的简单的示例来说明。 小明和小红在同一天生日,然后我们需要给他们发送邮件进行祝福,但是由于比较懒,祝福语除了名字之外都是一样的。这时我们就可以先完成祝福语的编写,然后克隆该祝福语,最后根据不同的名称进行发送。不过这里就从简了,只是简单的打印下而已。

代码示例:

public class PrototypeTest {

	public static void main(String[] args) {
		Mail mail=new Mail();
		mail.setMsg("生日快乐!");
		Mail mail2=(Mail) mail.clone();
		mail.setName("小明");
		mail2.setName("小红");
		System.out.println(mail.toString());
		System.out.println(mail2.toString());
	}
}

 class Mail implements Cloneable {
	private String name;
	private String msg;
	
	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public String getMsg() {
		return msg;
	}

	public void setMsg(String msg) {
		this.msg = msg;
	}
	public Object clone() {
		Object clone = null;
		try {
			clone = super.clone();
		} catch (CloneNotSupportedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return clone;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return name + ":" + msg ;
	}
	
}
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输出结果:

小明:生日快乐!
小红:生日快乐!
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看完原型模式的创建,是不是感觉就是和Java中克隆即为类似呢? 实际上它的核心也就是克隆。 克隆有两种,浅克隆和深克隆,本文主要介绍的是浅克隆。 浅克隆:

在浅克隆中,如果原型对象的成员变量是值类型,将复制一份给克隆对象;如果原型对象的成员变量是引用类型,则将引用对象的地址复制一份给克隆对象,也就是说原型对象和克隆对象的成员变量指向相同的内存地址。 简单来说,在浅克隆中,当对象被复制时只复制它本身和其中包含的值类型的成员变量,而引用类型的成员对象并没有复制。 实现Cloneable接口并重写Object类中的clone()方法;

深克隆:

在深克隆中,无论原型对象的成员变量是值类型还是引用类型,都将复制一份给克隆对象,深克隆将原型对象的所有引用对象也复制一份给克隆对象。

简单来说,在深克隆中,除了对象本身被复制外,对象所包含的所有成员变量也将复制。 实现Serializable接口,通过对象的序列化和反序列化实现克隆,可以实现真正的深度克隆。

使用场景:

  1. 类初始化的时候需要消耗大量资源的时候;
  2. 获取数据库连接繁琐的时候;
  3. 一个对象,有很多个修改者的时候;

优点: 1.可以提升性能;

缺点: 1.因为必须实现Cloneable 接口,所以用起来可能不太方便。

其它

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