Java进阶篇设计模式之三

前言

在上一篇中我们学习了工厂模式，介绍了简单工厂模式、工厂方法和抽象工厂模式。本篇则介绍设计模式中属于创建型模式的建造者模式和原型模式。

建造者模式

简介

建造者模式是属于创建型模式。建造者模式使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象。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。简单的来说就是将一个复杂的东西抽离出来，对外提供一个简单的调用，可以在同样的构建过程创建不同的表示。和工厂模式很相似，不过相比而言更加注重组件的装配。

这里用一个示例来进行说明。我们一天吃的食物有这些，煎饼、盒饭、拉面、豆浆、牛奶和果汁。分为三餐、早餐、午餐和晚餐，餐点主要包含吃的(俗称饭)和喝的(豆浆，果汁之类的)，那么我们可以把煎饼和豆浆作为早餐，盒饭和果汁作为午餐，这样我们可以清楚的知道要吃早餐和午餐包含什么食物。

首先我们定义一个食物类，有两个属性，吃的和喝的。

1class Meal{
2	private String food;
3	private String drinks;
4	
5	public String getFood() {
6		return food;
7	}
8	public void setFood(String food) {
9		this.food = food;
10	}
11	
12	public String getDrinks() {
13		return drinks;
14	}
15	public void setDrinks(String drinks) {
16		this.drinks = drinks;
17	}
18}

定义了食物时候，我们在定义一个食物的标准接口，一份食物包含什么，其实也就是吃的和喝的。

1interface IBuilderFood{
2	void buildFood();
3	void buildDrinks();
4	Meal createMeal();
5}

食物接口定义一个吃的和一个喝的组件，然后通过**createMeal()**方法返回我们需要的食物。那么现在我们便可以定义一份早餐和午餐。代码示例:

1class Breakfast implements IBuilderFood{
2	Meal meal;
3
4	public Breakfast(){
5		meal=new Meal();
6	}
7	
8	@Override
9	public void buildFood() {
10		meal.setFood("煎饼");
11	}
12
13	@Override
14	public void buildDrinks() {
15		meal.setDrinks("豆浆");	
16	}
17	
18	@Override
19	public Meal createMeal() {
20		return meal;
21	}
22}
23
24class Lunch implements IBuilderFood{
25	Meal meal;
26
27	public Lunch(){
28		meal=new Meal();
29	}
30	
31	@Override
32	public void buildFood() {
33		meal.setFood("盒饭");
34	}
35
36	@Override
37	public void buildDrinks() {
38		meal.setDrinks("果汁");	
39	}
40	
41	@Override
42	public Meal createMeal() {
43		return meal;
44	}
45}

定义完之后，建造早餐和午餐的的过程已经完毕了。但是这并不是建造者模式，它有个核心的Director(导演者)，它用来创建复杂对象的部分，对该部分进行完整的创建或者按照一定的规则进行创建。那么这里我们可以创建一个Director，用来创建一份餐点。至于创建的是什么餐点，它不用知道，这一点由调用者来进行决定。

这里我们就可以定义一个饭店，可以创建一份餐点，创建什么餐点有顾客决定。代码示例:

1class FoodStore{
2	public Meal createBreakfast(IBuilderFood bf){
3		bf.buildDrinks();
4		bf.buildFood();
5		return bf.createMeal();
6	}
7}

创建完成这个Director之后，我们再来进行调用测试。

代码示例：

1public class BuilderTest {
2
3	public static void main(String[] args) {
4		FoodStore foodStore=new FoodStore();
5		Meal meal=foodStore.createBreakfast(new Breakfast());
6		Meal meal2=foodStore.createBreakfast(new Lunch());
7		System.out.println("小明早上吃的是:"+meal.getFood()+",喝的饮料是:"+meal.getDrinks());
8		System.out.println("小明中午吃的是:"+meal2.getFood()+",喝的饮料是:"+meal2.getDrinks());	
9	}
10
11}
12

输出结果：

1小明早上吃的是:煎饼,喝的饮料是:豆浆
2小明中午吃的是:盒饭,喝的饮料是:果汁

简单的介绍了下建造者模式的运作原理，可以概况为这4点:

Builder：指定一个抽象的接口，规定该产品所需实现部件的创建，并不涉及具体的对象部件的创建。
ConcreteBuilder：需实现Builder接口，并且针对不同的逻辑，进行不同方法的创建，最终提供该产品的实例。
Director：用来创建复杂对象的部分，对该部分进行完整的创建或者按照一定的规则进行创建。
Product：示被构造的复杂对象。

使用场景: 适用一些基本组件不便，但是组合经常变化的时候。比如超市促销的大礼包。

优点:

建造者独立，易扩展。
便于控制细节风险。

缺点

内部结构复杂，不易于理解。
产品直接需要有共同点，范围有控制。

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。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。

一般来说我们在创建对象的时候是直接创建的，但是创建该对象的代价很大的时候，重复的二次创建就有些不划算，这时我们就可以使用原型模式。打个比方，我们都发送过邮件，在节日的时候一般发送的是祝福语句，在这些祝福语句中，一般除了名字不一样之外，大部分都是一样的。这时我们就可以利用该模式来进行相应出创建。

这里还是用一个的简单的示例来说明。小明和小红在同一天生日，然后我们需要给他们发送邮件进行祝福，但是由于比较懒，祝福语除了名字之外都是一样的。这时我们就可以先完成祝福语的编写，然后克隆该祝福语，最后根据不同的名称进行发送。不过这里就从简了，只是简单的打印下而已。

代码示例：

1public class PrototypeTest {
2
3	public static void main(String[] args) {
4		Mail mail=new Mail();
5		mail.setMsg("生日快乐!");
6		Mail mail2=(Mail) mail.clone();
7		mail.setName("小明");
8		mail2.setName("小红");
9		System.out.println(mail.toString());
10		System.out.println(mail2.toString());
11	}
12}
13
14 class Mail implements Cloneable {
15	private String name;
16	private String msg;
17	
18	public String getName() {
19		return name;
20	}
21
22	public void setName(String name) {
23		this.name = name;
24	}
25	public String getMsg() {
26		return msg;
27	}
28
29	public void setMsg(String msg) {
30		this.msg = msg;
31	}
32	public Object clone() {
33		Object clone = null;
34		try {
35			clone = super.clone();
36		} catch (CloneNotSupportedException e) {
37			e.printStackTrace();
38		}
39		return clone;
40	}
41
42	@Override
43	public String toString() {
44		return name + ":" + msg ;
45	}
46	
47}

输出结果：

1小明:生日快乐!
2小红:生日快乐!

看完原型模式的创建，是不是感觉就是和Java中克隆即为类似呢? 实际上它的核心也就是克隆。克隆有两种，浅克隆和深克隆，本文主要介绍的是浅克隆。 浅克隆:

在浅克隆中，如果原型对象的成员变量是值类型，将复制一份给克隆对象；如果原型对象的成员变量是引用类型，则将引用对象的地址复制一份给克隆对象，也就是说原型对象和克隆对象的成员变量指向相同的内存地址。简单来说，在浅克隆中，当对象被复制时只复制它本身和其中包含的值类型的成员变量，而引用类型的成员对象并没有复制。实现Cloneable接口并重写Object类中的clone()方法；

深克隆:

在深克隆中，无论原型对象的成员变量是值类型还是引用类型，都将复制一份给克隆对象，深克隆将原型对象的所有引用对象也复制一份给克隆对象。

简单来说，在深克隆中，除了对象本身被复制外，对象所包含的所有成员变量也将复制。实现Serializable接口，通过对象的序列化和反序列化实现克隆，可以实现真正的深度克隆。

使用场景:

类初始化的时候需要消耗大量资源的时候；
获取数据库连接繁琐的时候；
一个对象，有很多个修改者的时候；

优点: 1.可以提升性能；

缺点: 1.因为必须实现Cloneable 接口，所以用起来可能不太方便。

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