原型模式与建造者模式

2020-06-27 本文已影响0人攻城老狮

原型模式与建造者模式

参考教程：https://www.bilibili.com/video/BV1G4411c7N4
代码实现 Github：https://github.com/yaokuku123/pattern

原型模式

案例

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。

传统方法

4.png

Sheep类

package com.yqj.pattern.prototype.traditional;

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 void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

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

Client类

package com.yqj.pattern.prototype.traditional;

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());
        Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        Sheep sheep4 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        Sheep sheep5 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        System.out.println(sheep);
        System.out.println(sheep2);
        System.out.println(sheep3);
        System.out.println(sheep4);
        System.out.println(sheep5);
    }
}

分析

传统方法虽然可以实现相应的功能，但存在问题：不能动态的获取对象运行时的状态，而只是从初始化的对象中获取参数；若原对象增减属性的话，所有依此创建的新对象均需要修改；在创建新对象的时候，总是需要获取原始对象的属性，若对象的属性复杂时，效率低。

原型模式

解释：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。，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。

原理：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()

改进代码

Sheep类

package com.yqj.pattern.prototype.improve;

public class Sheep implements Cloneable {
    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 void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

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

    @Override
    protected Object clone() {
        Object sheep = null;
        try {
            sheep = super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return sheep;
    }
}

Client类

package com.yqj.pattern.prototype.improve;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep) sheep.clone();
        System.out.println(sheep+" hashcode:"+sheep.hashCode());
        System.out.println(sheep2+" hashcode:"+sheep2.hashCode());
        System.out.println(sheep3+" hashcode:"+sheep3.hashCode());

    }
}

深拷贝和浅拷贝

浅拷贝

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

浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现 sheep = (Sheep) super.clone();

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)

建造者模式

案例

盖房子项目：

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。

传统方法

1-1592357505036.png

package com.yqj.pattern.builder.traditional;
//抽象房子类
abstract class AbstractHouse {
    public abstract void buildBasic();
    public abstract void buildWalls();
    public abstract void roofed();
    public void build(){
        buildBasic();
        buildWalls();
        roofed();
    }
}
//普通房子
class CommonHouse extends AbstractHouse{

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

    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println("普通房子刷墙");
    }

    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println("普通房子封顶");
    }
}
//别墅
class HighBuilding extends AbstractHouse{

    @Override
    public void buildBasic() {
        System.out.println("别墅打地基");
    }

    @Override
    public void buildWalls() {
        System.out.println("别墅刷墙");
    }

    @Override
    public void roofed() {
        System.out.println("别墅封顶");
    }
}
//用户
public class Client{
    public static void main(String[] args) {
        CommonHouse commonHouse = new CommonHouse();
        commonHouse.build();

        HighBuilding highBuilding = new HighBuilding();
        highBuilding.build();
    }
}

分析

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。应该想办法将产品和过程分离，达到解耦的目的。

建造者模式

解释：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。

改进方法

1-1592362117625.png

package com.yqj.pattern.builder.improve;

//产品
class House{
    private String basic;
    private String wall;
    private String roofed;

    public String getBasic() {
        return basic;
    }

    public void setBasic(String basic) {
        this.basic = basic;
    }

    public String getWall() {
        return wall;
    }

    public void setWall(String wall) {
        this.wall = wall;
    }

    public String getRoofed() {
        return roofed;
    }

    public void setRoofed(String roofed) {
        this.roofed = roofed;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "House{" +
                "basic='" + basic + '\'' +
                ", wall='" + wall + '\'' +
                ", roofed='" + roofed + '\'' +
                '}';
    }
}

//抽象建造者
abstract class HouseBuilder{
    protected House house = new House();
    //建造流程，定义有关的抽象方法
    public abstract void buildBasic();
    public abstract void buildWalls();
    public abstract void roofed();
    //建造好房子，返回产品
    public House buildHouse(){
        return house;
    }
}

//具体建造者1
class CommonHouseBuilder extends HouseBuilder{
    //实现具体的构建方法
    @Override
    public void buildBasic() {
        house.setBasic("普通房子打地基");
    }

    @Override
    public void buildWalls() {
        house.setWall("普通房子刷墙");
    }

    @Override
    public void roofed() {
        house.setRoofed("普通房子封顶");
    }
}

//具体建造者2
class HighBuilding extends HouseBuilder{

    @Override
    public void buildBasic() {
        house.setBasic("别墅打地基");
    }

    @Override
    public void buildWalls() {
        house.setWall("别墅刷墙");
    }

    @Override
    public void roofed() {
        house.setRoofed("别墅封顶");
    }
}



//指挥者
class HouseDirector{
    HouseBuilder houseBuilder;

    public HouseDirector(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    public void setHouseBuilder(HouseBuilder houseBuilder) {
        this.houseBuilder = houseBuilder;
    }

    //制定产品的构建流程
    public House build(){
        houseBuilder.buildBasic();
        houseBuilder.buildWalls();
        houseBuilder.roofed();
        //返回产品
        return houseBuilder.buildHouse();
    }
}

//用户
public class Client{
    public static void main(String[] args) {
        HouseDirector director = new HouseDirector(new CommonHouseBuilder());
        System.out.println(director.build());
        //更改指挥者的构建产品
        director.setHouseBuilder(new HighBuilding());
        System.out.println(director.build());
    }
}

小结

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。

原型模式与建造者模式