设计模式-建造者模式、原型模式

目录

建造者模式

定义

类图

优缺点

角色

建造者模式和工厂模式比较

使用案例

原型模式

定义

类图

优缺点

应用场景

应用类型

浅克隆

深克隆

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建造者模式

定义

        将一个复杂的对象的构造与它的表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示，这样的设计模式被称为建造者模式。

类图

优缺点

• 优点

  • 封装性好，构建和表示分离

  • 拓展性好，各个具体的建造者相互独立，有利于系统的解耦

  • 客户端不必知道产品内部组成的细节，建造者可以对创建过程逐步细化，而不对其它模块产生任何影响，便于控制细节风险

• 缺点

  • 产品的组成部分必须相同，这限制了其适用范围

  • 如果产品的内部变化复杂，如果产品内部发生变化，则建造者也要同步修改，后期维护成本较大

角色

1. 产品角色 （Product) : 它是包含多个组成部件的复杂对象，由具体建造者来创建其各个零部件；

2. 抽象建造者 （Builder）： 它是一个包含创建产品各个子部件的抽象方法的接口，通常还包含一个返回复杂产品的方法 getResult()；

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

4. 指挥者 （Director）： 它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，在指挥着中不涉及具体产品的信息；

建造者模式和工厂模式比较

        建造者模式和工厂模式的关注点不同，建造者模式注重零部件的组装过程，而工厂方法更注重零部件的创建过程。两者可以结合使用。

使用案例

• Java 中的 StringBuilder

原型模式

定义

        原型模式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。

类图

优缺点

• 优点

  • Java 自带的原型模式基于内存二进制流的复制，在性能上比直接 new 一个对象更加优良；

  • 可以使用深克隆方式保存对象的状态，使用原型模式将对象复制一份，并将其状态保存起来，简化了创建对象的过程，以便在需要的时候使用（列如恢复到历史某一状态），可辅助实现撤销操作；需要为每一个类都配置一个clone 方法

• 缺点

  • clone 方法位于类的内部，当对已有类进行改造的时候，需要修改代码，违背了开闭原则；

  • 当实现深克隆时，需要编写较为复杂的代码，并且当对象之间存在多重嵌套引用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现起来会比较麻烦。因此，深克隆，浅克隆要运用得当；

应用场景

• 对象之间相同或相似，即只是个别的几个属性不同的时候；

• 创建对象成本较大，例如初始化时间长，占用CPU 太多，或者占用网络资源太多等，需要优化资源；

• 创建一个对象需要繁琐的数据准备或访问权限等，需要提高性能或者提高安全性

• 系统中大量使用该类对象，且各个调用者都需要给它的属性重新赋值；

应用类型

浅克隆

• 浅克隆是使用默认的 clone()方法来实现

• 基本数据类型的成员变量，浅克隆会直接进行值传递（复制属性值给新对象）

• 引用数据类型的成员变量，浅克隆会进行引用传递（复制引用值（内存地址）给新对象）

1. 在原先Sheep 类基础上实现 Cloneable 接口，重写 clone 方法。

public class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;

    @Override
    protected Object clone()  {//克隆该实例，使用默认的clone方法来完成
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep)super.clone();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

深克隆

• 方法1：
  • 引用对象也实现 Cloneable 接口
  • 对象调用引用对象的clone 方法
• 方法2：
  • 实现序列化接口，不必实现Cloneable 接口了

public class Sheep implements Serializable { //实现序列化接口
    private String name;
    private int age;
    public Cow friend;


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

    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    public Object deepClone() { //深拷贝
        //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);
            Sheep sheep = (Sheep) ois.readObject();

            return sheep;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        } finally {
            //关闭流
            try {
                bos.close();
                oos.close();
                bis.close();
                ois.close();
            } catch (Exception e2) {
                System.out.println(e2.getMessage());
            }
        }
    }
}