Java进阶篇设计模式之三 ----- 建造者模式和原型模式

逃离我推掉我的手 2022-05-18 05:55 190阅读 0赞

## 前言 ##

在[上一篇][Link 1]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;
        }
    }

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();
    }

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;
        }
    }

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(); } }

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()); 
        }
    
    }

**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

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 ;
        }
    
    }

输出结果：

小明:生日快乐!
    小红:生日快乐!

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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