设计模式之建造者模式与原型模式

目录

建造者模式

简介

使用场景

优缺点

模式结构

实现

原型模式

简介

应用场景

优缺点

模式结构

实现

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建造者模式

简介

        将复杂对象的构建与表示进行分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。是一个将复杂的对象分解为多个简单的对象，然后一步一步构建而成。它将变与不变分离，即产品的组成部分是不变的，但是每一部分都可以灵活选择。

使用场景

        1.当创建对象复杂时，可以将创建对象的步骤分离出去，使用建造者模式

        2.对于一些复杂的对象，如果对象的属性是由许多不同部分组成的，而这些部分需要按照一定的步骤进行创建，那么就可以使用建造者模式

        3.如果有许多相似的对象需要被创建，而且这些对象的创建过程相同，只是初始值不同，那么就可以使用建造者模式

        4.如果想要创建一个对象，但是对象的创建过程需要使用一些敏感信息，比如密码等，那么就可以使用建造者模式来保证这些敏感信息的安全性

优缺点

优点：

        1.封装性好，构建和表示分离

        2.扩展性好，各个具体的建造者相互独立，有利于系统解耦

        3.客户端不必知道产品内部的组成和细节，建造者可以对创建过程逐步细化，而不对其他模块产生任何影响，便于控制细节风险

缺点：

        1.产品的组成部分必须相同，限制了其使用范围

        2.产品内部发生变化，建造者也要修改，后期维护成本较大

模式结构

角色：

        产品角色：包含多个组成部分的复杂对象，由具体建造者来创建其各个零部件

        抽象建造者：包含创建产品各个子部件的抽象方法接口

        具体建造者：实现 Builder 接口，完成复杂产品的各个部件的具体创建方法

        指挥者：调用建造者对象中的部件构造与装配方法完成复杂对象的创建，在指挥者中不涉及具体产品的信息

结构图：

实现

//产品角色：包含多个组成部件的复杂对象

class Product {
    private String partA;
    private String partB;
    private String partC;
​
    public void setPartA(String partA) {
        this.partA = partA;
    }
​
    public void setPartB(String partB) {
        this.partB = partB;
    }
​
    public void setPartC(String partC) {
        this.partC = partC;
    }
​
    public void show() {
        //显示产品的特性
    }
}
​
//抽象建造者：包含创建产品各个子部件的抽象方法

abstract class Builder {
    //创建产品对象
    protected Product product = new Product();
    public abstract void buildPartA();
    public abstract void buildPartB();
    public abstract void buildPartC();
    //返回产品对象
    public Product getResult() {
        return product;
    }
}

//具体建造者：实现了抽象建造者接口。
public class ConcreteBuilder extends Builder {
    public void buildPartA() {
        product.setPartA("建造 PartA");
    }
    public void buildPartB() {
        product.setPartB("建造 PartB");
    }
    public void buildPartC() {
        product.setPartC("建造 PartC");
    }
}

//指挥者：调用建造者中的方法完成复杂对象的创建

class Director {
    private Builder builder;
    public Director(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }
    //产品构建与组装方法
    public Product construct() {
        builder.buildPartA();
        builder.buildPartB();
        builder.buildPartC();
        return builder.getResult();
    }
}

//调用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Builder builder = new ConcreteBuilder();
        Director director = new Director(builder);
        Product product = director.construct();
        product.show();
    }
}

原型模式

简介

允许通过复制或克隆一个已存在的对象来创建一个新对象，而无需从头开始创建。这种模式在需要生成大量复制相似对象时特别有用。

应用场景

        1.创建新对象成本较大时

        2.系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小

        3.避免使用分层次的工厂类来创建分层次的对象

优缺点

优点：

        1.通过复制已有对象，而不是从头创建，节约了时间和资源

        2.如果对象包含多层嵌套，深复制会消耗太多资源；原型模式通过浅复制，可以避免

        3.可以避免通过构造方法复制时可能出现的错误

不足：

        1.增加了系统的复杂性，需要处理原始对象的复制和克隆操作

        2.复制对象，增加了内存使用量

        3.复制对象时，需确保所有的引用关系都正确的复制了

模式结构

角色：

        抽象原型类：声明克隆方法的接口，是所有具体原型类的公共父类，可以是抽象类、接口和具体的实现类

        具体原型类：实现抽象原型类中声明的克隆方法，在克隆方法中返回一个自己的克隆对象

        客户类：让一个原型对象克隆自己而创建一个新的对象，在客户类中只需要直接实例化或通过工厂方法的创建一个原型对象，再通过该对象的克隆方法即可获得多个相同的对象

实现

1.创建接口抽象类

public abstract class Shape implements Cloneable {
   
   private String id;
   protected String type;
   
   abstract void draw();
   
   public String getType(){
      return type;
   }
   
   public String getId() {
      return id;
   }
   
   public void setId(String id) {
      this.id = id;
   }
   
   public Object clone() {
      Object clone = null;
      try {
         clone = super.clone();
      } catch (CloneNotSupportedException e) {
         e.printStackTrace();
      }
      return clone;
   }
}

2.拓展抽象类的实体类

public class Rectangle extends Shape {
 
   public Rectangle(){
     type = "Rectangle";
   }
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

public class Square extends Shape {
 
   public Square(){
     type = "Square";
   }
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

public class Circle extends Shape {
 
   public Circle(){
     type = "Circle";
   }
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

3.创建一个类，从数据库获取实体类

import java.util.Hashtable;
 
public class ShapeCache {
    
   private static Hashtable shapeMap 
      = new Hashtable();
 
   public static Shape getShape(String shapeId) {
      Shape cachedShape = shapeMap.get(shapeId);
      return (Shape) cachedShape.clone();
   }
 
   // 对每种形状都运行数据库查询，并创建该形状
   // shapeMap.put(shapeKey, shape);
   // 例如，我们要添加三种形状
   public static void loadCache() {
      Circle circle = new Circle();
      circle.setId("1");
      shapeMap.put(circle.getId(),circle);
 
      Square square = new Square();
      square.setId("2");
      shapeMap.put(square.getId(),square);
 
      Rectangle rectangle = new Rectangle();
      rectangle.setId("3");
      shapeMap.put(rectangle.getId(),rectangle);
   }
}

4.进行克隆

public class PrototypePatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      ShapeCache.loadCache();
 
      Shape clonedShape = (Shape) ShapeCache.getShape("1");
      System.out.println("Shape : " + clonedShape.getType());        
 
      Shape clonedShape2 = (Shape) ShapeCache.getShape("2");
      System.out.println("Shape : " + clonedShape2.getType());        
 
      Shape clonedShape3 = (Shape) ShapeCache.getShape("3");
      System.out.println("Shape : " + clonedShape3.getType());        
   }
}

与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是，原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的。浅拷贝实现 Cloneable，重写，深拷贝是通过实现 Serializable 读取二进制流。