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。

/** "product" */ 
 class pizza { 
  private string dough = ""; 
  private string sauce = ""; 
  private string topping = ""; 
  
  public void setdough (string dough)   { this.dough = dough; } 
  public void setsauce (string sauce)   { this.sauce = sauce; } 
  public void settopping (string topping) { this.topping = topping; } 
 } 
  
  
 ''/** "abstract builder" */'' 
 abstract class pizzabuilder { 
  protected pizza pizza; 
  
  public pizza getpizza() { return pizza; } 
  public void createnewpizzaproduct() { pizza = new pizza(); } 
  
  public abstract void builddough(); 
  public abstract void buildsauce(); 
  public abstract void buildtopping(); 
 } 
  
 /** "concretebuilder" */ 
 class hawaiianpizzabuilder extends pizzabuilder { 
  public void builddough()  { pizza.setdough("cross"); } 
  public void buildsauce()  { pizza.setsauce("mild"); } 
  public void buildtopping() { pizza.settopping("ham+pineapple"); } 
 } 
  
 /** "concretebuilder" */ 
 class spicypizzabuilder extends pizzabuilder { 
  public void builddough()  { pizza.setdough("pan baked"); } 
  public void buildsauce()  { pizza.setsauce("hot"); } 
  public void buildtopping() { pizza.settopping("pepperoni+salami"); } 
 } 
  
  
 ''/** "director" */'' 
 class waiter { 
  private pizzabuilder pizzabuilder; 
  
  public void setpizzabuilder (pizzabuilder pb) { pizzabuilder = pb; } 
  public pizza getpizza() { return pizzabuilder.getpizza(); } 
  
  public void constructpizza() { 
   pizzabuilder.createnewpizzaproduct(); 
   pizzabuilder.builddough(); 
   pizzabuilder.buildsauce(); 
   pizzabuilder.buildtopping(); 
  } 
 } 
  
 /** a customer ordering a pizza. */ 
 class builderexample { 
  public static void main(string[] args) { 
   waiter waiter = new waiter(); 
   pizzabuilder hawaiian_pizzabuilder = new hawaiianpizzabuilder(); 
   pizzabuilder spicy_pizzabuilder = new spicypizzabuilder(); 
  
   waiter.setpizzabuilder ( hawaiian_pizzabuilder ); 
   waiter.constructpizza(); 
  
   pizza pizza = waiter.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，最后取得产品。

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）。
生成器在最后的一步返回产品，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得到另外一个对象。
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= new 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。对原型对象的修改同时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 shallowclone implements cloneable { 
  int age; 
  person person; 
   
  public void setage(int age){ 
    this.age = age; 
  } 
   
  public void setperson(string name){ 
    person = new person(name); 
  } 
   
  public object clone() throws 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) throws clonenotsupportedexception { 
    shallowclone oldshallowclone = new shallowclone(); 
    oldshallowclone.setage(20); 
    oldshallowclone.setperson("eric"); 
    system.out.println("oldname: " + oldshallowclone.person.name + " age: " + oldshallowclone.age); 
     
    shallowclone newshallowclone = (shallowclone)oldshallowclone.clone(); 
    system.out.println("newname: " + newshallowclone.person.name + " age: " + newshallowclone.age); 
     
    oldshallowclone.age = 30; 
    oldshallowclone.person.name = "frank"; 
    system.out.println("newname: " + newshallowclone.person.name + " age: " + newshallowclone.age); 
  } 
} 

输出：

oldname: eric age: 20
newname: eric age: 20
newname: 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 = new person(name); 
  } 
   
  public deepclone(deepclone deepclone){ 
    this.age = deepclone.age; 
    this.person = new person(deepclone.person.name); 
  } 
   
  public deepclone() {} 
 
  public object clone() throws clonenotsupportedexception{ 
    return new deepclone(this); 
  } 
} 
 
public class test { 
  public static void main(string[] args) throws clonenotsupportedexception { 
    deepclone olddeepclone = new deepclone(); 
    olddeepclone.setage(20); 
    olddeepclone.setperson("eric"); 
    system.out.println("oldname: " + olddeepclone.person.name + " age: " + olddeepclone.age); 
     
    deepclone newdeepclone = (deepclone)olddeepclone.clone(); 
    system.out.println("newname: " + newdeepclone.person.name + " age: " + newdeepclone.age); 
     
    olddeepclone.age = 30; 
    olddeepclone.person.name = "frank"; 
    system.out.println("newname: " + newdeepclone.person.name + " age: " + newdeepclone.age); 
  } 
} 

输出：

oldname: eric age: 20
newname: eric age: 20
newname: 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new性能更好。
2. 简化或者隐藏创建对象的细节，直接复制。