Java進階篇設計模式之三 ----- 建造者模式和原型模式

虛無境發表於2018-08-18
Java設計模式原型

前言

在上一篇中我們學習了工廠模式，介紹了簡單工廠模式、工廠方法和抽象工廠模式。本篇則介紹設計模式中屬於建立型模式的建造者模式和原型模式。

建造者模式

簡介

建造者模式是屬於建立型模式。建造者模式使用多個簡單的物件一步一步構建成一個複雜的物件。這種型別的設計模式屬於建立型模式，它提供了一種建立物件的最佳方式。 簡單的來說就是將一個複雜的東西抽離出來，對外提供一個簡單的呼叫，可以在同樣的構建過程建立不同的表示。和工廠模式很相似，不過相比而言更加註重元件的裝配。

這裡用一個示例來進行說明。 我們一天吃的食物有這些，煎餅、盒飯、拉麵、豆漿、牛奶和果汁。分為三餐、早餐、午餐和晚餐，餐點主要包含吃的(俗稱飯)和喝的(豆漿，果汁之類的)，那麼我們可以把煎餅和豆漿作為早餐，盒飯和果汁作為午餐，這樣我們可以清楚的知道要吃早餐和午餐包含什麼食物。

首先我們定義一個食物類，有兩個屬性，吃的和喝的。

class Meal{
	private String food;
	private String drinks;
	
	public String getFood() {
		return food;
	}
	public void setFood(String food) {
		this.food = food;
	}
	
	public String getDrinks() {
		return drinks;
	}
	public void setDrinks(String drinks) {
		this.drinks = drinks;
	}
}
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定義了食物時候，我們在定義一個食物的標準介面，一份食物包含什麼，其實也就是吃的和喝的。

interface IBuilderFood{
	void buildFood();
	void buildDrinks();
	Meal createMeal();
}
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食物介面定義一個吃的和一個喝的元件，然後通過**createMeal()**方法返回我們需要的食物。 那麼現在我們便可以定義一份早餐和午餐。 程式碼示例:

class Breakfast implements IBuilderFood{
	Meal meal;

	public Breakfast(){
		meal=new Meal();
	}
	
	@Override
	public void buildFood() {
		meal.setFood("煎餅");
	}

	@Override
	public void buildDrinks() {
		meal.setDrinks("豆漿");	
	}
	
	@Override
	public Meal createMeal() {
		return meal;
	}
}

class Lunch implements IBuilderFood{
	Meal meal;

	public Lunch(){
		meal=new Meal();
	}
	
	@Override
	public void buildFood() {
		meal.setFood("盒飯");
	}

	@Override
	public void buildDrinks() {
		meal.setDrinks("果汁");	
	}
	
	@Override
	public Meal createMeal() {
		return meal;
	}
}
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定義完之後，建造早餐和午餐的的過程已經完畢了。但是這並不是建造者模式，它有個核心的Director(導演者)，它用來建立複雜物件的部分，對該部分進行完整的建立或者按照一定的規則進行建立。那麼這裡我們可以建立一個Director，用來建立一份餐點。至於建立的是什麼餐點，它不用知道，這一點由呼叫者來進行決定。

這裡我們就可以定義一個飯店，可以建立一份餐點，建立什麼餐點有顧客決定。 程式碼示例:

class FoodStore{
	public Meal createBreakfast(IBuilderFood bf){
		bf.buildDrinks();
		bf.buildFood();
		return bf.createMeal();
	}
}
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建立完成這個Director之後，我們再來進行呼叫測試。

程式碼示例：


public class BuilderTest {

	public static void main(String[] args) {
		FoodStore foodStore=new FoodStore();
		Meal meal=foodStore.createBreakfast(new Breakfast());
		Meal meal2=foodStore.createBreakfast(new Lunch());
		System.out.println("小明早上吃的是:"+meal.getFood()+",喝的飲料是:"+meal.getDrinks());
		System.out.println("小明中午吃的是:"+meal2.getFood()+",喝的飲料是:"+meal2.getDrinks());	
	}

}

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輸出結果：

小明早上吃的是:煎餅,喝的飲料是:豆漿
小明中午吃的是:盒飯,喝的飲料是:果汁
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簡單的介紹了下建造者模式的運作原理，可以概況為這4點:

  1. Builder：指定一個抽象的介面，規定該產品所需實現部件的建立，並不涉及具體的物件部件的建立。

  2. ConcreteBuilder：需實現Builder介面，並且針對不同的邏輯，進行不同方法的建立，最終提供該產品的例項。

  3. Director：用來建立複雜物件的部分，對該部分進行完整的建立或者按照一定的規則進行建立。

  4. Product：示被構造的複雜物件。

使用場景: 適用一些基本元件不便，但是組合經常變化的時候。比如超市促銷的大禮包。

優點:

  1. 建造者獨立，易擴充套件。
  2. 便於控制細節風險。

缺點

  1. 內部結構複雜，不易於理解。
  2. 產品直接需要有共同點，範圍有控制。

原型模式

原型模式（Prototype Pattern）是用於建立重複的物件，同時又能保證效能。這種型別的設計模式屬於建立型模式，它提供了一種建立物件的最佳方式。

一般來說我們在建立物件的時候是直接建立的，但是建立該物件的代價很大的時候，重複的二次建立就有些不划算，這時我們就可以使用原型模式。 打個比方，我們都傳送過郵件，在節日的時候一般傳送的是祝福語句，在這些祝福語句中，一般除了名字不一樣之外，大部分都是一樣的。這時我們就可以利用該模式來進行相應出建立。

這裡還是用一個的簡單的示例來說明。 小明和小紅在同一天生日，然後我們需要給他們傳送郵件進行祝福，但是由於比較懶，祝福語除了名字之外都是一樣的。這時我們就可以先完成祝福語的編寫，然後克隆該祝福語，最後根據不同的名稱進行傳送。不過這裡就從簡了，只是簡單的列印下而已。

程式碼示例：

public class PrototypeTest {

	public static void main(String[] args) {
		Mail mail=new Mail();
		mail.setMsg("生日快樂!");
		Mail mail2=(Mail) mail.clone();
		mail.setName("小明");
		mail2.setName("小紅");
		System.out.println(mail.toString());
		System.out.println(mail2.toString());
	}
}

 class Mail implements Cloneable {
	private String name;
	private String msg;
	
	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public String getMsg() {
		return msg;
	}

	public void setMsg(String msg) {
		this.msg = msg;
	}
	public Object clone() {
		Object clone = null;
		try {
			clone = super.clone();
		} catch (CloneNotSupportedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return clone;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return name + ":" + msg ;
	}
	
}
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輸出結果：

小明:生日快樂!
小紅:生日快樂!
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看完原型模式的建立，是不是感覺就是和Java中克隆即為類似呢? 實際上它的核心也就是克隆。 克隆有兩種，淺克隆和深克隆，本文主要介紹的是淺克隆。 淺克隆:

在淺克隆中，如果原型物件的成員變數是值型別，將複製一份給克隆物件；如果原型物件的成員變數是引用型別，則將引用物件的地址複製一份給克隆物件，也就是說原型物件和克隆物件的成員變數指向相同的記憶體地址。 簡單來說，在淺克隆中，當物件被複制時只複製它本身和其中包含的值型別的成員變數，而引用型別的成員物件並沒有複製。 實現Cloneable介面並重寫Object類中的clone()方法；

深克隆:

在深克隆中，無論原型物件的成員變數是值型別還是引用型別，都將複製一份給克隆物件，深克隆將原型物件的所有引用物件也複製一份給克隆物件。

簡單來說，在深克隆中，除了物件本身被複制外，物件所包含的所有成員變數也將複製。 實現Serializable介面，通過物件的序列化和反序列化實現克隆，可以實現真正的深度克隆。

使用場景:

  1. 類初始化的時候需要消耗大量資源的時候；
  2. 獲取資料庫連線繁瑣的時候；
  3. 一個物件，有很多個修改者的時候；

優點: 1.可以提升效能；

缺點: 1.因為必須實現Cloneable 介面，所以用起來可能不太方便。

其它

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