讲解Java设计模式编程中的建造者模式与原型模式
建造者模式
定义
又叫生成器模式,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。
当创建复杂对象的算法应该独立于该对象的组成部分时,而且构造过程必须允许被构造的对象有不同的表示时。我们可以考虑使用建造者模式。
实现
1. Builder为创建一个Product对象的各个部件指定抽象接口。通常包含创建产品和返回产品的抽象方法,也可以是具体方法,把创建过程放到ConcreteBuilder类中。
2. ConcreteBuilder 实现Builder的接口以构造和装配该产品的各个部件。
3. Director负责调用适当的建造者来组建产品,导演类一般不与产品类发生依赖关系,与导演类直接交互的是建造者类。
4. Product表示被构造的复杂对象。ConcreateBuilder创建该产品的内部表示并定义它的装配过程。
class Pizza { private String dough = ""; private String sauce = ""; private String ping = ""; public void setDough (String dough) { this.dough = dough; } public void setSauce (String sauce) { this.sauce = sauce; } public void setTopping (String ping) { this.ping = ping; } } '''' abstract class PizzaBuilder { protected Pizza pizza; public Pizza getPizza() { return pizza; } public void createNePizzaProduct() { pizza = ne Pizza(); } public abstract void buildDough(); public abstract void buildSauce(); public abstract void buildTopping(); } class HaaiianPizzaBuilder extends PizzaBuilder { public void buildDough() { pizza.setDough("cross"); } public void buildSauce() { pizza.setSauce("mild"); } public void buildTopping() { pizza.setTopping("ham+pineapple"); } } class SpicyPizzaBuilder extends PizzaBuilder { public void buildDough() { pizza.setDough("pan baked"); } public void buildSauce() { pizza.setSauce("hot"); } public void buildTopping() { pizza.setTopping("pepperoni+salami"); } } '''' class Waiter { private PizzaBuilder pizzaBuilder; public void setPizzaBuilder (PizzaBuilder pb) { pizzaBuilder = pb; } public Pizza getPizza() { return pizzaBuilder.getPizza(); } public void constructPizza() { pizzaBuilder.createNePizzaProduct(); pizzaBuilder.buildDough(); pizzaBuilder.buildSauce(); pizzaBuilder.buildTopping(); } } class BuilderExample { public static void main(String[] args) { Waiter aiter = ne Waiter(); PizzaBuilder haaiian_pizzabuilder = ne HaaiianPizzaBuilder(); PizzaBuilder spicy_pizzabuilder = ne SpicyPizzaBuilder(); aiter.setPizzaBuilder ( haaiian_pizzabuilder ); aiter.constructPizza(); Pizza pizza = aiter.getPizza(); } }
客户创建Director对象,并用它所想要的Builder对象进行配置。Director取得客户的请求创建产品,取得产品。
优点
1. 可以对构造对象的过程进行精细的控制,以产生不同的产品对象。
2. 便于扩展,有新的产品时,只需增加新的ConcreteBuilder 就可以实现。
相关模式
抽象工厂模式与生成器相似,因为它也可以创建复杂对象。主要的区别是生成器模式着重于一步步构造一个复杂对象。而抽象工厂模式着重于多个系列的产品对象(简单的或是复杂的)。
生成器在的一步返回产品,而对于抽象工厂来说,产品是立即返回的。
原型模式
定义
原型模式是创建型模式的一种,其特点在于通过“复制”一个已经存在的实例来返回新的实例,而不是新建实例。被复制的实例就是我们所称的“原型”,这个原型是可定制的。
原型模式多用于创建复杂的或者耗时的实例,因为这种情况下,复制一个已经存在的实例使程序运行更高效;或者创建值相等,只是命名不一样的同类数据。
实现
1. Client - 创建一个新的对象,然后通过clone得到一个对象。
2. Prototype - 定义一个clone自己的抽象方法。
3. ConcretePrototype - 实现clone方法。
public interface Prototype { public abstract Object clone ( ); } public class ConcretePrototype implements Prototype { public Object clone() { return super.clone(); } } public class Client { public static void main( String arg[] ) { ConcretePrototype obj1= ne ConcretePrototype (); ConcretePrototype obj2 = ConcretePrototype)obj1.clone(); } }
实例
1. 游戏中很多元素都是重复的,我们可以使用原型模式复制相同的元素。
2. 制作数据图表时,第一次我们需要从数据库读取数据保存到对象中,当需要制作相同数据的其他图表时,使用原型模式可以避免重新读取数据库。
相关问题和实现
1. 如果需要创建的原型数目不固定,可以创建一个原型管理器,在复制原型对象之前,客户端先在原型管理器中查看
是否存在满足条件的原型对象,如果有,则直接使用,如果没有,克隆一个,这种称作登记形式的原型模式。
2. 复制有两种深复制和浅复制。浅复制时,复制对象和原型对象共享对象所有的内部变量,两个对象具有一样的内存空间和生命周期。对原型对象的修改也修改了它的复制品,反之亦然。
java中只要实现Cloneable接口就可以调用Object类的clone方法实现浅复制
public class ShalloClone implements Cloneable { int age; Person person; public void setAge(int age){ this.age = age; } public void setPerson(String name){ person = ne Person(name); } public Object clone() thros CloneNotSupportedException{ // 默认java实现的是浅复制 return super.clone(); } } public class Person { String name; public Person(String name){ this.name = name; } } public class Test { public static void main(String[] args) thros CloneNotSupportedException { ShalloClone oldShalloClone = ne ShalloClone(); oldShalloClone.setAge(20); oldShalloClone.setPerson("eric"); System.out.println("oldname: " + oldShalloClone.person.name + " age: " + oldShalloClone.age); ShalloClone neShalloClone = (ShalloClone)oldShalloClone.clone(); System.out.println("nename: " + neShalloClone.person.name + " age: " + neShalloClone.age); oldShalloClone.age = 30; oldShalloClone.person.name = "frank"; System.out.println("nename: " + neShalloClone.person.name + " age: " + neShalloClone.age); } }
输出
oldname: eric age: 20 nename: eric age: 20 nename: frank age: 20
可见浅复制复制的是对象的引用,当改变对象的值时,复制后的对象也会改变,而java的基本类型是复制的值。
下面我们实现深复制
public class DeepClone { int age; Person person; public void setAge(int age){ this.age = age; } public void setPerson(String name){ person = ne Person(name); } public DeepClone(DeepClone deepClone){ this.age = deepClone.age; this.person = ne Person(deepClone.person.name); } public DeepClone() {} public Object clone() thros CloneNotSupportedException{ return ne DeepClone(this); } } public class Test { public static void main(String[] args) thros CloneNotSupportedException { DeepClone oldDeepClone = ne DeepClone(); oldDeepClone.setAge(20); oldDeepClone.setPerson("eric"); System.out.println("oldname: " + oldDeepClone.person.name + " age: " + oldDeepClone.age); DeepClone neDeepClone = (DeepClone)oldDeepClone.clone(); System.out.println("nename: " + neDeepClone.person.name + " age: " + neDeepClone.age); oldDeepClone.age = 30; oldDeepClone.person.name = "frank"; System.out.println("nename: " + neDeepClone.person.name + " age: " + neDeepClone.age); } }
输出
oldname: eric age: 20 nename: eric age: 20 nename: eric age: 20
上面的复制方法中,我们重新创建了一个对象,并且重新创建了引用,实现了深度复制。
优点
1. 复制比ne性能更好。
2. 简化或者隐藏创建对象的细节,直接复制。