第二章创建型模式

1、创建型模式概述

主要特点
将对象的创建与使用分离”，这样可以降低系统的耦合度。
创建型模式分为以下几种：
⑴单例（Singleton）模式：某个类只能生成一个实例，该类提供了一个全局访问点供外部获取该实例，其拓展是有限多例模式。
⑵ 原型（Prototype）模式：将一个对象作为原型，通过对其进行复制而克隆出多个和原型类似的新实例。
⑶ 工厂方法（Factory Method）模式：定义一个用于创建产品的接口，由子类决定生产什么产品。
⑷ 抽象工厂（Abstract Factory）模式：提供一个创建产品族的接口，其每个子类可以生产一系列相关的产品。
⑸ 建造者（Builder）模式：将一个复杂对象分解成多个相对简单的部分，然后根据不同需要分别创建它们，最后构建成该复杂对象。

2、原型模式（Prototype）

（1）模式的定义与特点

定义：用一个已经创建的实例作为原型，通过拷贝该原型对象来创建一个和原型相同或相似的新对象。在这里，原型实例指定了要创建的对象的种类。如：Windows中的COPY操作。
特点：创建对象非常高效，根本无需知道对象创建的细节。

（2）模式的结构与实现

1、结构

原型模式包含以下主要角色：
⑴ 抽象原型类：规定了具体原型对象必须实现的接口。（一个接口，如Java提供的Cloneable）
⑵ 具体原型类：实现抽象原型类的clone方法，它可被复制。
⑶ 访问者类：使用具体原型类中的clone方法来复制新的对象。

2、实现

原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆。
Java中的Object类提供了浅克隆的clone()方法，具体原型类只要实现Cloneable接口就可实现对象的浅克隆，这里的Cloneable接口就是抽象原型类。

代码如下：

//原型模式的测试类
public class ProtoTypeTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Realizetype obj1 = new Realizetype();
        // 以obj1为原型克隆，调用具体原型的实现类Realizetype的clone()方法
        Realizetype obj2 = (Realizetype) obj1.clone();
        System.out.println("obj1==obj2 ?" + (obj1 == obj2));
    }
}

//具体原型的实现类
class Realizetype implements Cloneable {
    Realizetype() {
        System.out.println("具体原型创建成功！");
    }

    //克隆方法
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具体原型拷贝成功！");
        // 调用父类的clone()方法克隆
        return (Realizetype) super.clone();
    }
}

例：用原型模式生成 “三好学生”奖状。
在这里插入图片描述
代码如下：
奖状类（citation ）：

//奖状类
class citation implements Cloneable {
    String name;
    String info;
    String college;

    citation(String name, String info, String college) {
        this.name = name;
        this.info = info;
        this.college = college;
        System.out.println("奖状创建成功！");
    }

    void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    String getName() {
        return (this.name);
    }

    void display() {
        System.out.println(name + info + college);
    }
    
    // 克隆方法
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("奖状拷贝成功！");
        // 复制对象
        return (citation) super.clone();
    }
}

使用：

public class ProtoTypeCitation {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        citation obj1 = new citation("张三", "同学：在2016学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。", "韶关学院");
        obj1.display();
        // 复制对象
        citation obj2 = (citation) obj1.clone();
        obj2.setName("李四");
        obj2.display();
    }
}

（3）应用场景

对象之间相同或相似，即只是个别的几个属性不同的时候。
对象的创建过程比较麻烦，但克隆比较简单时候

（4）扩展

原型模式可扩展为带原型管理器的原型模式
它在原型模式的基础上增加了一个原型管理器类。
该类用HashMap保存多个原型的拷贝， Client类可以通过管理器的get(String id)方法从中获取原型的拷贝。

结构图：
在这里插入图片描述
例：用带原型管理器的原型模式来生成包含“圆”和“正方形”等图形的原型。

代码如下：
Shape 接口：

// Shape接口继承了Cloneable作为抽象原型类
interface Shape extends Cloneable {
    public Object clone();   //拷贝

    public void countArea(); //计算面积
}

Circle 类：

// 圆形类，具体原型类
class Circle implements Shape {
	// 克隆方法
    public Object clone() {
        Circle w = null;
        try {
        	// 拷贝圆
            w = (Circle) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println("拷贝圆失败!");
        }
        return w;
    }
	// 计算圆面积
    public void countArea() {
        int r = 0;
        System.out.print("这是一个圆，请输入圆的半径：");
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        r = input.nextInt();
        System.out.println("该圆的面积=" + 3.1415 * r * r + "\n");
    }
}

Square 类：

class Square implements Shape {
    public Object clone() {
        Square b = null;
        try {
            b = (Square) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println("拷贝正方形失败!");
        }
        return b;
    }

    public void countArea() {
        int a = 0;
        System.out.print("这是一个正方形，请输入圆的边长：");
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        a = input.nextInt();
        System.out.println("该正方形的面积=" + a * a + "\n");
    }
}

原型管理器：

class ProtoTypeManager {
	// 用HashMap存储创建的原型
    private HashMap<String, Shape> ht = new HashMap<String, Shape>();

    public ProtoTypeManager() {
        ht.put("Circle", new Circle());
        ht.put("Square", new Square());
    }

	// 添加方法，可以往里面添加图形
    public void addshape(String key, Shape obj) {
        ht.put(key, obj);
    }
	
	// 获取图形
    public Shape getShape(String key) {
    	// 根据key获取具体原型类
        Shape temp = ht.get(key);
        // 拷贝获取的具体原型类并返回
        return (Shape) temp.clone();
    }
}

使用：

public class ProtoTypeShape {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建原型管理器
        ProtoTypeManager pm = new ProtoTypeManager();
        // 通过原型管理器创建对象，也就是在原型管理器里面拿
        Shape obj1 = (Circle) pm.getShape("Circle");
        obj1.countArea();
        Shape obj2 = (Shape) pm.getShape("Square");
        obj2.countArea();
    }
}