设计模式之建造者模式与原型模式
单例模式
- 设计模式总分类
- 创建型模式( 5种 )
- 结构型模式( 7种 )
- 行为型模式( 11种 )
- 建造者模式
- 实质
- 应用场景
- 演示代码
- 原型模式
- 实质
- 应用场景
- 实现方式
- 演示代码
- 创建型模式的总结
设计模式总分类
创建型模式( 5种 )
- 单例模式
- 工厂模式
- 抽象工厂模式
- 建造者模式
- 原型模式
结构型模式( 7种 )
- 适配器模式
- 桥接模式
- 装饰模式
- 组合模式
- 外观模式
- 享元模式
- 代理模式
行为型模式( 11种 )
- 模版方法模式
- 命令模式
- 迭代器模式
- 观察者模式
- 中介者模式
- 备忘录模式
- 解释器模式
- 状态模式
- 策略模式
- 职责链模式
- 访问者模式
建造者模式
实质
- 分离了对象子组件的单独构造(由Builder来负责)和装配(由Director负责)。 从而可以构造出复杂的对象。这个模式适用于：某个对象的构建过程复杂的情况下使用。
- 由于实现了构建和装配的解耦。不同的构建器，相同的装配，也可以做出不同的对象； 相同的构建器，不同的装配顺序也可以做出不同的对象。也就是实现了构建算法、装配 算法的解耦，实现了更好的复用。
应用场景
- StringBuilder类的append方法
- SQL中的PreparedStatement
- JDOM中，DomBuilder、SAXBuilde
- 实际开发中，我们所需要的对象构建时，也非常复杂，有很多步骤需要处理时。例如 : 我们要建造一个复杂的产品。比如：神州飞船,Iphone。
演示代码
uml类图
基础类
package ah.szxy.builder;
/**
* 构建飞船
* 三个属性 : 轨道舱 发动机 逃逸塔
* 创建相关的类, 定义其name属性
*/
public class AirShip {
private OrbitalModule orbitalModule; //轨道舱
private Engine engine; //发动机
private EscapeTower escapeTower; //逃逸塔
public void launch(){
System.out.println("发射！");
}
public OrbitalModule getOrbitalModule() {
return orbitalModule;
}
public void setOrbitalModule(OrbitalModule orbitalModule) {
this.orbitalModule = orbitalModule;
}
public Engine getEngine() {
return engine;
}
public void setEngine(Engine engine) {
this.engine = engine;
}
public EscapeTower getEscapeTower() {
return escapeTower;
}
public void setEscapeTower(EscapeTower escapeTower) {
this.escapeTower = escapeTower;
}
}
class OrbitalModule{
private String name;
public OrbitalModule(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
class Engine {
private String name;
public Engine(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
class EscapeTower{
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public EscapeTower(String name) {
super();
this.name = name;
}
}
package ah.szxy.builder;
/**
* 构建建造飞船抽象方法: 创建引擎 轨道舱 逃逸塔
* @author chy
*
*/
public interface AirShipBuilder {
Engine builderEngine();
OrbitalModule builderOrbitalModule();
EscapeTower builderEscapeTower();
}
package ah.szxy.builder;
/**
* 组装接口
* @author chy
*
*/
public interface AirShipDirector {
/**
* 组装飞船对象
* @return
*/
AirShip directAirShip();
}建造者类与实现类
package ah.szxy.builder;
/**
* 建造工厂
* 实现构造者工厂的三种方法
* @author chy
*
*/
public class SxtAirShipBuilder implements AirShipBuilder {
//StringBuilder, 以后学习XML解析中，JDOM库中的类：DomBuilder,SaxBuilder
@Override
public Engine builderEngine() {
System.out.println("构建发动机！");
return new Engine("发动机启动！");
}
@Override
public EscapeTower builderEscapeTower() {
System.out.println("构建逃逸塔");
return new EscapeTower("逃逸塔启动");
}
@Override
public OrbitalModule builderOrbitalModule() {
System.out.println("构建轨道舱");
return new OrbitalModule("轨道舱启动");
}
}
package ah.szxy.builder;
/**
* 装配实现类
* 实现装配接口 ,引入构造者实现类
* 装配引擎 ,调用构造者实现类的构造引擎 ,以此类推
* 创建一个飞船对象 ,然后获取装配好的东西
* @author chy
*
*/
public class SxtAirshipDirector implements AirShipDirector {
private AirShipBuilder builder;
public SxtAirshipDirector(AirShipBuilder builder) {
this.builder = builder;
}
@Override
public AirShip directAirShip() {
Engine e = builder.builderEngine();
OrbitalModule o = builder.builderOrbitalModule();
EscapeTower et = builder.builderEscapeTower();
//装配成飞船对象
AirShip ship = new AirShip();
ship.setEngine(e);
ship.setEscapeTower(et);
ship.setOrbitalModule(o);
return ship;
}
}
package ah.szxy.builder;
/**
* 测试建造者类
* @author chy
*
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
AirShipDirector director = new SxtAirshipDirector(new SxtAirShipBuilder());
AirShip ship = director.directAirShip();
System.out.println(ship.getEngine().getName());
ship.launch();
}
}运行结果
原型模式
实质
- 通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。
- 对应java中的克隆技术，以某个对象为原型，复制出新的对象。显然，新的对象具备原型对象的特点
- 克隆类似于new，但是不同于new。new创建新的对象属性采用的是默认值。克隆出的对象的属性值完全和原型对象相同。并且克隆出的新对象改变不会影响原型对象。然后， 再修改克隆对象的值
- 优势：效率高(直接克隆，避免了重新执行构造过程步骤) 。
应用场景
- spring中作用域声明的一种
- javascript语言里面也有prototype,Prototype允许我们在创建对象之后来改变对象或类的行为，并且这些通过prototype属性添加的字段或方法所有对象实例是共享的。详情见 : https://www.jb51.net/article/79549.htm
- 现实生活中 , 生物的细胞克隆技术
实现方式
Cloneable接口和clone方法 Prototype模式中实现起来最困难的地方就是内存复制操作，所幸在Java中提供了 clone()方法替我们做了绝大部分事情。
演示代码
测试浅克隆/复制
package ah.szxy.prototype;
import java.io.Serializable;
import java.util.Date;
/**
* 创建羊 ,定义羊的名称
* 定义克隆方法
* @author chy
*
*/
public class Sheep implements Cloneable,Serializable {
private String sname;
private Date birthday;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
//直接调用object对象的clone()方法！
Object obj = super.clone();
return obj;
}
public String getSname() {
return sname;
}
public void setSname(String sname) {
this.sname = sname;
}
public Date getBirthday() {
return birthday;
}
public void setBirthday(Date birthday) {
this.birthday = birthday;
}
public Sheep(String sname, Date birthday) {
super();
this.sname = sname;
this.birthday = birthday;
}
public Sheep() {
}
}
package ah.szxy.prototype;
import java.util.Date;
/**
* 测试原型模式(浅克隆)
* 使用带参构造方法创建一个羊,打印其属性
* 克隆这个羊,打印其属性
* 对比可知 ,浅克隆只能克隆该对象最后的属性 ,无法克隆最初的属性
* @author chy
*
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Date date = new Date(12312321331L);
Sheep s1 = new Sheep("少利",date);
System.out.println(s1);
System.out.println(s1.getSname());
System.out.println(s1.getBirthday());
date.setTime(23432432423L);
System.out.println(s1.getBirthday());
Sheep s2 = (Sheep) s1.clone();
s2.setSname("多利");
System.out.println(s2);
System.out.println(s2.getSname());
System.out.println(s2.getBirthday());
}
}测试结果
测试深克隆/复制
package ah.szxy.prototype;
import java.util.Date;
/**
* 定义深克隆
* @author 曹海洋
*
*/
public class Sheep2 implements Cloneable { //1997,英国的克隆羊，多利！
private String sname;
private Date birthday;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Object obj = super.clone(); //直接调用object对象的clone()方法！
//添加如下代码实现深复制(deep Clone)
Sheep2 s = (Sheep2) obj;
s.birthday = (Date) this.birthday.clone(); //把属性也进行克隆！
return obj;
}
public String getSname() {
return sname;
}
public void setSname(String sname) {
this.sname = sname;
}
public Date getBirthday() {
return birthday;
}
public void setBirthday(Date birthday) {
this.birthday = birthday;
}
public Sheep2(String sname, Date birthday) {
super();
this.sname = sname;
this.birthday = birthday;
}
public Sheep2() {
}
}
package ah.szxy.prototype;
import java.util.Date;
/**
* 原型模式(深复制)
* 对比可知 ,深克隆可以克隆最初的属性
* @author chy
*
*/
public class Client2 {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Date date = new Date(12312321331L);
Sheep2 s1 = new Sheep2("少利",date);
Sheep2 s2 = (Sheep2) s1.clone(); //实现深复制。s2对象的birthday是一个新对象！
System.out.println(s1);
System.out.println(s1.getSname());
System.out.println(s1.getBirthday());
date.setTime(23432432423L);
System.out.println(s1.getBirthday());
s2.setSname("多利");
System.out.println(s2);
System.out.println(s2.getSname());
System.out.println(s2.getBirthday());
}
}测试结果
序列化方式实现原型模式的深复制
package ah.szxy.prototype;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.util.Date;
/**
* 原型模式(深复制,使用序列化和反序列化的方式实现深复制)
* @author chy
*
*/
public class Client3 {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, Exception {
Date date = new Date(12312321331L);
Sheep s1 = new Sheep("少利",date);
System.out.println(s1);
System.out.println(s1.getSname());
System.out.println(s1.getBirthday());
System.out.println("----------------");
// 使用序列化和反序列化实现深复制
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
oos.writeObject(s1);
byte[] bytes = bos.toByteArray();
ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bytes);
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
Sheep s2 = (Sheep) ois.readObject(); //克隆好的对象！
System.out.println("修改原型对象的属性值");
date.setTime(23432432423L);
System.out.println(s1.getBirthday());
System.out.println("----------------");
s2.setSname("多利");
System.out.println(s2);
System.out.println(s2.getSname());
System.out.println(s2.getBirthday());
}
}测试结果
测试原型模式与new 方式在创建大量对象上性能差异
package ah.szxy.prototype;
/**
* 测试普通new方式创建对象和clone方式创建对象的效率差异！
* 如果需要短时间创建大量对象，并且new的过程比较耗时。则可以考虑使用原型模式！
* @author chy
*
*/
public class Client4 {
public static void testNew(int size){
long start = System.currentTimeMillis();
for(int i=0;i<size;i++){
Laptop t = new Laptop();
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("new的方式创建耗时："+(end-start));
}
public static void testClone(int size) throws CloneNotSupportedException{
long start = System.currentTimeMillis();
Laptop t = new Laptop();
for(int i=0;i<size;i++){
Laptop temp = (Laptop) t.clone();
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("clone的方式创建耗时："+(end-start));
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
testNew(1000);
testClone(1000);
}
}
class Laptop implements Cloneable { //笔记本电脑
public Laptop() {
try {
Thread.sleep(10); //模拟创建对象耗时的过程!
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Object obj = super.clone(); //直接调用object对象的clone()方法！
return obj;
}
}测试结果
牢记原型模式应用场景
- 短时间大量创建对象时，通过原型模式和普通new方式效率测试可知 ,原型模式效果优异
- spring中bean的创建实际就是两种：单例模式和原型模式。（当然，原型模式需要和工厂模式搭配起来）
- 原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过clone 的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。
创建型模式的总结
模式名称 | 使用场景 |
|---|---|
单例模式 | 保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该实例的全局访问点。 |
工厂模式 | 简单工厂模式 , 用来生产同一等级结构中的任意产品。（对于增加新的产品，需要修改已有代码） 工厂方法模式 , 用来生产同一等级结构中的固定产品。（支持增加任意产品） 抽象工厂模式 , 用来生产不同产品族的全部产品。（对于增加新的产品，无能为力；支持增加产品族） |
建造者模式 | 分离了对象子组件的单独构造(由Builder来负责)和装配(由Director负责)。 从而可以构造出复杂的对象。 |
原型模式 | 通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式 |
注 : 重点掌握与理解单例模式 , 简单工厂模式 , 原型模式
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原始发表：2019/08/20 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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