设计模式-创建型模式之原型、建造者设计模式

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    • 七、原型模式
    • 八、建造者模式

七、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。它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。
例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。

例如：

创建一个可复制的支付类：

public class WxPay implements Cloneable{
    public WxPay(){
        System.out.println("创建支付对象");
    }
    public WxPay clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("复制对象！");
        return (WxPay) super.clone();
    }
}

使用：

public class demo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        WxPay pay = new WxPay();
        WxPay pay1 = pay.clone();
        System.out.println(pay);
        System.out.println(pay1);
    }
}

在这里插入图片描述

可以看到，创建了两个不同的对象，只进行了一次构件函数的执行，当直接创建对象的代价比较大时，就可以采用这种模式。

另外，原型的拷贝又有浅拷贝和深拷贝两个层次，上面的方式就是浅拷贝，只把当前对象做了拷贝，如果对象中有其他对象的引用，就不会进行拷贝，修改任意一个对象中的引用，对其他都会有影响。

比如上面的WxPay类做如下修改：

  1. 先定义其他操作类
public class OtherOperation {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
  1. 再修改WxPay类
public class WxPay implements Cloneable {

    private OtherOperation otherOperation = new OtherOperation();

    public WxPay() {
        System.out.println("创建支付对象");
    }

    public WxPay clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("复制对象！");
        return (WxPay) super.clone();
    }

    public OtherOperation getOperation() {
        return otherOperation;
    }

    public String getName() {
        return otherOperation.getName();
    }

}
  1. 演示
public class demo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        WxPay pay = new WxPay();
        WxPay pay1 = pay.clone();
        System.out.println(pay);
        System.out.println(pay1);
        System.out.println(pay.getOperation());
        System.out.println(pay1.getOperation());
        pay.getOperation().setName("abc");
        System.out.println(pay1.getOperation().getName());
    }
}

在这里插入图片描述

上面可以看出，WxPay确实是复制出了一个实例，但是WxPay里面的OtherOperation实例没有复制，还只向同一个地址，导致只要修改任意一个对象中的OtherOperation对其他实例都会有影响。

上面已经看出默认是浅拷贝，但有的时候，我们又需要其中引用的对象也要为新实例，那怎么做呢，下面就来看下深拷贝的实现方式：

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)

实现方式 1，重写 clone 方法来实现深拷贝

  1. 修改 OtherOperation类
public class OtherOperation implements Cloneable{
    private String name;

    public OtherOperation clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("复制OtherOperation对象！");
        return (OtherOperation) super.clone();
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
  1. 修改WxPay，在clone中再复制OtherOperation ，以达到深拷贝的效果
public class WxPay implements Cloneable {

    private OtherOperation otherOperation = new OtherOperation();

    public WxPay() {
        System.out.println("创建支付对象");
    }

    public WxPay clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("复制对象！");
        WxPay wxPay = (WxPay) super.clone();
        wxPay.otherOperation = otherOperation.clone();
        return wxPay;
    }

    public OtherOperation getOperation() {
        return otherOperation;
    }

    public String getName() {
        return otherOperation.getName();
    }

}
  1. 演示
public class demo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        WxPay pay = new WxPay();
        WxPay pay1 = pay.clone();
        System.out.println(pay);
        System.out.println(pay1);
        System.out.println(pay.getOperation());
        System.out.println(pay1.getOperation());
        pay.getOperation().setName("abc");
        System.out.println(pay1.getOperation().getName());
    }
}

在这里插入图片描述

可以看到，WxPay 和 OtherOperation 都是新实例。

深拷贝实现方式 2：通过对象序列化实现深拷贝

  1. OtherOperation 实现 Serializable
public class OtherOperation implements  Serializable {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
  1. WxPay 实现Serializable，并提供方法对当前对象进行序列化操作
public class WxPay implements Serializable {

    private OtherOperation otherOperation = new OtherOperation();

    public WxPay() {
        System.out.println("创建支付对象");
    }

    public OtherOperation getOperation() {
        return otherOperation;
    }

    public String getName() {
        return otherOperation.getName();
    }


    public WxPay deepClone() {
        //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);
            return (WxPay) ois.readObject();
        }
        catch (Exception e) {
            return null;
        }
        finally {
            //关闭流
            try {
                bos.close();
                oos.close();
                bis.close();
                ois.close();
            }
            catch (Exception e2) {
                System.out.println(e2.getMessage());
            }
        }
    }
}
  1. 效果
public class demo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        WxPay pay = new WxPay();
        WxPay pay1 = pay.deepClone();
        System.out.println(pay);
        System.out.println(pay1);
        System.out.println(pay.getOperation());
        System.out.println(pay1.getOperation());
        pay.getOperation().setName("abc");
        System.out.println(pay1.getOperation().getName());
    }
}

在这里插入图片描述

和上面我们手动的方式是一样的效果。

八、建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象。将一个复杂的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。主要解决在软件系统中，有时候面临着"一个复杂对象"的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。

例如，在游戏场景中，需要构建人物模型，可能要先构建头部、再构建身体、然后四肢部分，最后才是一个完整的人物，如果都写在一起，肯定会导致代码复杂不易其他开发人员理解，对后期维护扩展难度都大，如果使用构建者模式，便可以将头部、身体、四肢，写在不同的人物实现里面，最后由一个构建类去按照一定的顺序加载它们，然后组成了一个更大的复杂的对象，这样便有利于维护扩展。

下面我们借助上面的例子简单用构建者模式实现下

  1. 定义人物对象，这里直接将头、身体、四肢简化为属性的形式表达。
@Data
public class Person {
    private String head;
    private String body;
    private String foot;
}
  1. 定义人物构建接口，并定义具体的抽象方法。
public interface PersonBuilder {
	//构建入口
	Person Builder();
	//构建头部
	void builderHead();
	//构建身体
	void builderBody();
	//构建四肢
	void builderFoot();
}
  1. 定义一个男孩人物的具体构建实现
public class BoyBuilder implements PersonBuilder {
    private Person person;

    public BoyBuilder() {
        person = new Person();
    }

    @Override
    public Person Builder() {
        builderHead();
        builderBody();
        builderFoot();
        System.out.println("构建完成！");
        return person;
    }

    @Override
    public void builderHead() {
        System.out.println("开始构建男孩头部...");
        person.setHead("男孩头部信息");
    }

    @Override
    public void builderBody() {
        System.out.println("开始构建男孩身体...");
        person.setBody("男孩身体信息");
    }

    @Override
    public void builderFoot() {
        System.out.println("开始构建男孩四肢...");
        person.setFoot("男孩四肢部分信息");
    }
    
}
  1. 演示
public class demo {

    public static void main(String[] args) {
        PersonBuilder personBuilder = new BoyBuilder();
        Person person = personBuilder.Builder();
        System.out.println(StringFormatter.concat("构建对象：", person.toString()).getValue());
    }
	
}

在这里插入图片描述

上面就是将一个人物的不同部分分别构建（实际中每个小的构建都应该在具体的实现中去表达，这里简化为了一个属性），一个复杂的对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

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