设计模式04 创建型模式2-原型+建造者现在有一只羊 tom，姓名为: tom, 年龄为：1，颜色为：白色，请编写程序创

完整设计模式学习笔记请戳

4.原型模式

克隆羊问题
现在有一只羊 tom，姓名为: tom, 年龄为：1，颜色为：白色，请编写程序创建和 tom 羊属性完全相同的 10只羊。

传统方式

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(),sheep.getAge(),sheep.getColor());
    }
}

public class Sheep {
    private String name;
    private int age;
    private String color;
    
    public Sheep(String name, int age, String color) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }

    public String getName() {return name;}

    public int getAge() {return age;}

    public String getColor() {return color;}
}

传统的方式的优缺点

优点是比较好理解，简单易操作。
在创建新的对象时，总是需要重新获取原始对象的属性，如果创建的对象比较复杂时，效率较低
总是需要重新初始化对象，而不是动态地获得对象运行时的状态, 不够灵活
改进的思路分析

思路：Java 中 Object 类是所有类的根类，Object 类提供了一个 clone()方法，该方法可以将一个 Java 对象复制一份，但是需要实现 clone 的 Java 类必须要实现一个接口 Cloneable，该接口表示该类能够复制且具有复制的能力=>原型模式

基本介绍

原型模式(Prototype 模式)是指：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型，创建新的对象
原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节
工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建，即对象.clone()
形象的理解：孙大圣拔出猴毛，变出其它孙大圣

原型模式原理结构图-uml 类图

原理结构图说明

Prototype : 原型类，声明一个克隆自己的接口
ConcretePrototype: 具体的原型类, 实现一个克隆自己的操作
Client: 让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象(属性一样）

实现

在Sheep中实现Cloneable接口并重写clone方法

public class Sheep implements Cloneable{
    ...
    //克隆该实例,使用默认的clone方法来完成
    @Override
    protected Object clone()  {
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep=(Sheep) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return sheep;
    }
}

客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        //传统方式
        Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(),sheep.getAge(),sheep.getColor());
        //克隆方式
        Sheep cloneSheep = (Sheep) sheep.clone();
        System.out.println(cloneSheep);
    }
}

应用 Android中的Intent

public class Intent implements Parcelable, Cloneable {
    
    ...
    @Override
    public Object clone() {
        return new Intent(this);
    }
    ...
    
}

浅拷贝

浅拷贝的介绍

对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。
对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值
前面我们克隆羊就是浅拷贝
浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现 sheep = (Sheep) super.clone();

public class Sheep implements Cloneable{
    public Sheep friend;//
}

浅拷贝对于引用类型，只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        sheep.friend = new Sheep("jack",2,"黑色");
        //传统方式
//        Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(),sheep.getAge(),sheep.getColor());
        //克隆方式
        Sheep cloneSheep = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep cloneSheep2 = (Sheep) sheep.clone();
        System.out.println(cloneSheep);
        System.out.println("cloneSheep.friend == "+ cloneSheep.friend.hashCode() );//1627674070
        System.out.println("cloneSheep2.friend == "+ cloneSheep2.friend.hashCode() );//1627674070
    }
}

深拷贝

复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象(包括对象的引用类型)进行拷贝
深拷贝实现方式 1：重写 clone 方法来实现深拷贝
深拷贝实现方式 2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

代码实现
需要克隆的引用对象

public class DeepCloneAbleTarget implements Serializable,Cloneable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String cloneName;
    private String cloneClass;

    //构造器
    public DeepCloneAbleTarget(String cloneName, String cloneClass) {
        this.cloneName = cloneName;
        this.cloneClass = cloneClass;
    }

    //因为该类的属性，都是 String ,  因此我们这里使用默认的 clone 完成即可
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

对象实体

public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable{
    public String name; //String 属 性
    public DeepCloneAbleTarget deepCloneableTarget;// 引用类型
    public DeepProtoType() {
        super();
    }

    //完成深拷贝 - 方式1 使用clone方法
    //如果引用类型变量很多，只能逐一单独处理
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object deep = null;
        //完成对基本数据类型（属性）和字符串的克隆
        deep = super.clone();
        //对引用类型的属性，进行单独处理
        DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType) deep;
        deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneAbleTarget) deepCloneableTarget.clone();
        return deep;
    }

    //深拷贝 - 方式2 通过对象的序列化实现（推荐）
    public Object deepClone(){
        //创建流对象
        ByteArrayOutputStream bos = null;
        ObjectOutputStream oos = null;
        ByteArrayInputStream bis = null;
        ObjectInputStream ois = null;

        try {
            //序列化
            bos = new ByteArrayOutputStream();
            oos = new ObjectOutputStream(bos);
            oos.writeObject(this);//当前这个对象以对象流的方式输出
            //反序列化
            bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ois = new ObjectInputStream(bis);
            DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType) ois.readObject();
            return copyObj;
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }finally {
            //关闭流
            try {
                bos.close();
                oos.close();
                bis.close();
                ois.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

}

测试代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        DeepProtoType deepProtoType = new DeepProtoType();
        deepProtoType.name = "宋江";
        deepProtoType.deepCloneableTarget = new DeepCloneAbleTarget("大牛","超跑");
        //方式1 重写 clone 方法实现深拷贝
//        DeepProtoType deepProtoType2 = (DeepProtoType) deepProtoType.clone();
//        DeepProtoType deepProtoType3 = (DeepProtoType) deepProtoType.clone();
        //方式2 使用序列化来实现深拷贝
        DeepProtoType deepProtoType2 = (DeepProtoType) deepProtoType.deepClone();
        DeepProtoType deepProtoType3 = (DeepProtoType) deepProtoType.deepClone();
        //DeepProtoType 的 引用类型变量 实现了深拷贝
        System.out.println("deepProtoType2.deepCloneableTarget="+deepProtoType.hashCode());//1581781576
        System.out.println("deepProtoType3.deepCloneableTarget="+deepProtoType2.hashCode());//1534030866
        System.out.println("deepProtoType4.deepCloneableTarget="+deepProtoType3.hashCode());//664223387
    }
}

原型模式的注意事项和细节

创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率
不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态
如果原始对象发生变化(增加或者减少属性)，其它克隆对象的也会发生相应的变化，无需修改代码
在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码
缺点：需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，需要修改其源代码，违背了 ocp 原则，这点请同学们注意.

5. 建造者模式

盖房项目需求

需要建房子：这一过程为打桩、砌墙、封顶
房子有各种各样的，比如普通房，高楼，别墅，各种房子的过程虽然一样，但是要求不要相同的.
请编写程序，完成需求.

传统方式实现

AbstractHouse

public abstract class AbstractHouse {
    //打地基
    abstract void buildBasic();
    //砌墙
    abstract void buildWall();
    //封顶
    abstract void roofed();

    public void build(){
        buildBasic();
        buildWall();
        roofed();
    }
}

CommonHouse

public class CommonHouse extends AbstractHouse{

    @Override
    void buildBasic() {
        System.out.println("普通房子打地基");
    }

    @Override
    void buildWall() {
        System.out.println("普通房子砌墙");
    }

    @Override
    void roofed() {
        System.out.println("普通房子封顶");
    }
}

Client

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        commonHouse.build();
    }
}

传统方式的问题分析

优点是比较好理解，简单易操作。
设计的程序结构，过于简单，没有设计缓存层对象，程序的扩展和维护不好. 也就是说，这种设计方案，把产品(即：房子) 和创建产品的过程(即：建房子流程) 封装在一起，耦合性增强了。
解决方案：将产品和产品建造过程解耦 => 建造者模式.

基本介绍

建造者模式（Builder Pattern）又叫生成器模式，是一种对象构建模式。它可以将复杂对象的建造过程抽象出来（抽象类别），使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现（属性）的对象。
建造者模式是一步一步创建一个复杂的对象，它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们，用户不需要知道内部的具体构建细节。

建造者模式的四个角色

Product（产品角色）：一个具体的产品对象。
Builder（抽象建造者）：创建一个 Product 对象的各个部件指定的接口/抽象类。
ConcreteBuilder（具体建造者）：实现接口，构建和装配各个部件。
Director（指挥者）：构建一个使用 Builder 接口的对象。它主要是用于创建一个复杂的对象。它主要有两个作用，一是：隔离了客户与对象的生产过程，二是：负责控制产品对象的生产过程。

建造者模式实现

需要建房子：这一过程为打桩、砌墙、封顶。不管是普通房子也好，别墅也好都需要经历这些过程，下面我们使用建造者模式(Builder Pattern)来完成
思路分析图解(类图)

House实体

public class House {
    private String basic;
    private String wall;
    private String rooft;
    ...
}

抽象HouseBuilder

public abstract class HouseBuilder {
    protected House house = new House();
    //建造流程
    //打地基
    abstract void buildBasic();
    //砌墙
    abstract void buildWall();
    //封顶
    abstract void roofed();

    //建造房子 将产品返回
    public House buildHouse(){
        return house;
    }
}

普通房子具体构建者 CommonHouseBuilder

public class CommonHouseBuilder extends HouseBuilder {

    @Override
    void buildBasic() {
        house.setBasic("普通房子打地基5米");
    }

    @Override
    void buildWall() {
        house.setWall("普通房子砌墙24厘米");
    }

    @Override
    void roofed() {
        house.setRooft("普通房子封顶砖瓦顶");
    }
}

高楼具体构建者 CommonHouseBuilder

public class HighBuildingHouseBuilder extends HouseBuilder {

    @Override
    void buildBasic() {
        house.setBasic("高楼打地基50米");
    }

    @Override
    void buildWall() {
        house.setWall("高楼砌墙32厘米");
    }

    @Override
    void roofed() {
        house.setRooft("高楼封顶透明顶");
    }
}

指挥者HouseDirector

public class HouseDirector {
    HouseBuilder houseBuilder = null;
    //构造器传入houseBuilder
    public HouseDirector(HouseBuilder builder){
        this.houseBuilder = builder;
    }
    //通过setter传入
    public void setHouseBuilder(HouseBuilder builder) {
        this.houseBuilder = builder;
    }

    //建造房子的流程交给指挥者
    public House constructHouse(){
        houseBuilder.buildBasic();
        houseBuilder.buildWall();
        houseBuilder.roofed();
        return houseBuilder.buildHouse();
    }
}

客户端测试

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //普通房子
        HouseBuilder commonHouseBuilder = new CommonHouseBuilder();
        //指挥者使用CommonHouseBuilder盖普通房子
        HouseDirector director = new HouseDirector(commonHouseBuilder);
        //改完普通房子 返回产品
        House commonHouse = director.constructHouse();
        System.out.println(commonHouse);

        //高楼
        HouseBuilder highHouseBuilder = new HighBuildingHouseBuilder();
        //指挥者使用HighBuildingHouseBuilder盖高楼
        director = new HouseDirector(highHouseBuilder);
        House highHouse=director.constructHouse();
        System.out.println(highHouse);
    }
}

应用 StringBuilder中的建造者模式

Appendable 接口定义了多个 append 方法(抽象方法), 即 Appendable 为抽象建造者, 定义了抽象方法
AbstractStringBuilder 实现了 Appendable 接口方法，这里的 AbstractStringBuilder 已经是建造者，只是不能实例化
StringBuilder 即充当了指挥者角色，同时充当了具体的建造者，建造方法的实现是由 AbstractStringBuilder 完成 , 而 StringBuilder 继承了 AbstractStringBuilder

应用安卓中的AlertDialog

AlertDialog alertDialog = new AlertDialog.Builder(this)
                .setTitle("title")
                .setMessage("message")
                .setCancelable(false)
                ...
                .create();
        alertDialog.show();

自定义AppInfo，使其支持类似的Builder模式

public class AppInfo {
    private final String name;//必填字段
    private int versionCode;
    private String versionName;
    private String desption;
    private String author;
    private String company;

    private AppInfo(Builder builder) {
        //通过Builder进行赋值
        name = builder.name;
        versionCode = builder.versionCode;
        versionName = builder.versionName;
        desption = builder.desption;
        author = builder.author;
        company = builder.company;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getVersionCode() {
        return versionCode;
    }

    public String getVersionName() {
        return versionName;
    }

    public String getDesption() {
        return desption;
    }

    public String getAuthor() {
        return author;
    }

    public String getCompany() {
        return company;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "AppInfo{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", versionCode=" + versionCode +
                ", versionName='" + versionName + '\'' +
                ", desption='" + desption + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                ", company='" + company + '\'' +
                '}';
    }

   public static final class Builder {
        private final String name;
        private int versionCode;
        private String versionName;
        private String desption;
        private String author;
        private String company;

        public Builder(String val) {
            //必填字段通过构造函数进行赋值
            name = val;
        }

        public Builder versionCode(int val) {
            versionCode = val;
            return this;
        }

        public Builder versionName(String val) {
            versionName = val;
            return this;
        }

        public Builder desption(String val) {
            desption = val;
            return this;
        }

        public Builder author(String val) {
            author = val;
            return this;
        }

        public Builder company(String val) {
            company = val;
            return this;
        }

        public AppInfo build() {
            return new AppInfo(this);
        }
    }
}

使用

main(...) {
        AppInfo appInfo = new AppInfo.Builder("builder测试").author("wlei")
                .versionCode(1)
                .versionName("第一版")
                .company("cloverstudio")
                .desption("android中的Builder模式")
                .build();
        System.out.println(appInfo);
    }

建造者模式的注意事项和细节

客户端(使用程序)不必知道产品内部组成的细节，将产品本身与产品的创建过程解耦，使得相同的创建过程可以创建不同的产品对象
每一个具体建造者都相对独立，而与其他的具体建造者无关，因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具体建造者，用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象
可以更加精细地控制产品的创建过程。将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法中，使得创建过程更加清晰，也更方便使用程序来控制创建过程
增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，指挥者类针对抽象建造者类编程，系统扩展方便，符合“开闭原则”
建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似，如果产品之间的差异性很大，则不适合使用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。
如果产品的内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大，因此在这种情况下，要考虑是否选择建造者模式.
抽象工厂模式 VS 建造者模式
抽象工厂模式实现对产品家族的创建，一个产品家族是这样的一系列产品：具有不同分类维度的产品组合，采用抽象工厂模式不需要关心构建过程，只关心什么产品由什么工厂生产即可。而建造者模式则是要求按照指定的蓝图建造产品，它的主要目的是通过组装零配件而产生一个新产品

设计模式学习代码及笔记）

【代码】
github.com/willShuhuan…
【笔记】
设计模式01 七大原则
 设计模式02 类关系与UML类图
 设计模式03 创建型模式1-单例+工厂
 设计模式04 创建型模式2-原型+建造者
 设计模式05 结构型模式1-适配器+桥接+装饰者
 设计模式06 结构型模式2-组合+外观+享元+代理
 设计模式07 行为型模式1-模板方法+命令+访问者
 设计模式08 行为型模式2-迭代器+观察者+中介者
 设计模式09 行为型模式3-备忘录+解释器+状态
 设计模式10 行为型模式4-策略+职责链

设计模式04 创建型模式2-原型+建造者

完整设计模式学习笔记请戳

4.原型模式

基本介绍

实现

应用 Android中的Intent

浅拷贝

深拷贝

原型模式的注意事项和细节

5. 建造者模式

传统方式实现

基本介绍

建造者模式实现

应用 StringBuilder中的建造者模式

应用 安卓中的AlertDialog

建造者模式的注意事项和细节

设计模式学习代码及笔记）

应用安卓中的AlertDialog