设计模式03-创建型模式-2.pdf

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1、设计模式（3-2）创建型设计模式湖北汽车工业学院计算机工程系湖北汽车工业学院计算机工程系主要内容1.建造者模式（了解）建造者模式（了解）2.原型模式（了解）原型模式（了解）3.创建型模式小结（重点）创建型模式小结（重点）四、建造者模式（四、建造者模式（Builder Pattern）4.1、背景背景1：对象有一些重要的属性，在没有给这些属性赋值之前，对象不能作为一个完整的产品使用。如一个电子邮件，有发件人地址、收件人地址、主题、内容、附录等部分，而在最起码的收件人地址未被赋值之前，这个电子邮件不能发出。背景2：对象的一些属性必须按照某个顺序赋值才有意义。在某个属性没有被赋值之前，另一个属性无法

2、被赋值。即属性本身的建造涉及到复杂的商业逻辑。如果把对象看作一个有待建造的产品，则对象的属性就相当于产品的零件，建造产品的过程就是组合零件的过程。-如果组合零件的过程很复杂，则“零件”的组合过程可以被“外部化”到一个称作建造者的对象里，建造者返还给客户端的是一个全部零件都建造完毕的产品对象。在软件系统中：-有时候面临着“一个复杂对象”的创建工作，该对象通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。如何应对这种变化？提供一种“封装机制”来隔离出“复杂对象的各个部分”的变化，从而保持系统中的“稳定构建算法”不随

3、着需求改变而改变？4.2、Builder模式的结构4.3、角色、角色建造者建造者（Builder）：-指定一个共同接口，用以创建一个Product对象的各个组成成分。具体建造者具体建造者（Concrete Builder）：-实现Builder角色提供的接口，以构造和装配该产品的各个部件；-定义并追踪它所创建的对象；-提供访问所创建对象的方法。指挥者指挥者（Director）：-调用建造者接口以创建产品对象。产品产品（Product）：-表示被构造的复杂对象。-具体创建者创建该产品的内部表示，并定义它的装配过程。-Product包含定义组成部件的类，也定义将这些部件装配成最终产品的接口。指挥者

4、处于与客户端打交道的角色。指挥者角色将客户端创建产品的请求划分为对各个零件的建造请求，再将这些请求委派给具体建造者角色。具体建造者角色是做具体建造工作的，但却不为客户端所知。4.3、意图、意图-将一个复杂对象的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建对象的不同表示。4.4、适用性、适用性-需要生成的产品对象有复杂的内部结构。-需要生成的产品对象的属性相互依赖。-在对象创建过程中会使用到系统中的一些其它对象，这些对象在产品对象的创建过程中不易得到。4.6、协作客户创建Director对象，并用所想要的Builder对象对其进行配置。产品各部件生成后Director会通知Builder。Bu

5、ilder处理Director的请求，并将部件添加到产品中。客户从Builder中检索产品。4.7、活动序列例如：建造一间小屋以供出租。建房的顺序是先砌墙，再盖屋顶，最后安装门。4.8、KFC快餐店制作儿童餐。-典型的儿童餐包括一个主食，一个辅食，一杯饮料和一个玩具（例如汉堡、炸鸡、可乐和玩具车）。-这些在不同的儿童餐中可以是不同的，但是组合成儿童餐的过程是相同的。柜台的员工直接把主食，辅食和玩具放在一起。这些是放在一个袋子中的。饮料被倒入杯中，放在袋子外边。客户端：顾客。想去买一套套餐（这里面包括汉堡，可乐，薯条），可以有1号和2号两种套餐供顾客选择。指导者角色：收银员。知道顾客想要买什么样

6、的套餐，并告诉餐馆员工去准备套餐。建造者角色：餐馆员工。按照收银员的要求去准备具体的套餐，分别放入汉堡，可乐，薯条等。产品角色：最后的套餐，所有的东西放在同一个盘子里面。试用Builder模式模拟在KFC买餐过程。4.9 创建两个不同的容器，内置不同的组件创建两个不同的容器，内置不同的组件。分析两个对象均有三个属性：按钮、标签和文本框；但三个属性的外观、创建方式以及排序方式不一样。4.10、效果1)允许改变一个产品的内部表示。-Builder对象提供给导演一个构造产品的抽象接口，该接口使得生成器不仅可以隐藏这个产品的表示和内部结构，而且可以隐藏该产品是如何装配的。-因为产品是通过抽象接口构造的

7、，所以改变该产品的内部表示只是定义一个新的生成器。2)将构造代码和表示代码分开。-Builder模式通过封装一个复杂对象的创建和表示方式提高了对象的模块性。-客户不需要知道定义产品内部结构的类的所有信息；这些类是不出现在Builder接口中的。每个ConcreteBuilder包含了创建和装配一个特定产品的所有代码。这些代码只需要写一次；然后不同的Director可以复用它以在相同部件集合的基础上构作不同的Product。3)可对构造过程进行更精细的控制。-Builder模式与一下子就生成产品的创建型模式不同，它是在导向者的控制下一步一步构造产品的。仅当该产品完成时导向者才从生成器中取回它。-

8、Builder接口相比其他创建型模式能更好的反映产品的构造过程。这使得可以更精细的控制构建过程，从而能更精细的控制所得产品的内部结构。4.11、如下是个月历窗口，分别显示中、如下是个月历窗口，分别显示中国样式和美国样式的月历。分析它们有国样式和美国样式的月历。分析它们有哪些共同属性？哪些共同属性？五、原型五、原型PROTOTYPE模式模式5.1、意图-所谓原型（protype），是目标系系统的一个可执行模型或引导性的版本；-原型模式用原型实例指定所创建对象，并且通过复制这个实例来创建新的对象。-Java中的克隆接口Clonable支持原型模式设计。5.2、结构角色：-客户（Client）：提出

9、创建对象的请求。-抽象原型（Prototype）：这是一个抽象角色，通常由一个接口或抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的共同接口，特别是提供一个“复制”原型类的方法。C#提供ICloneable接口支持该角色，Java提供Clonable接口支持该角色。-具体原型（Concrete Prototype）此角色实现抽象原型所要求的接口。是要通过copy方法得到的对象的模版。协作-客户请求一个原型克隆自身。理解：用Java语言实现一个类，让该类支持通过复制自身的方法获取另一个对象，只要继承Cloneable即可。5.3、适用性-当一个系统应该独立于它的产品创建，构成和表示时；-当要实例化的

10、类是在运行时刻指定时，例如，通过动态装载；-为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时；-当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。建立相应数目的原型并克隆它们可能比每次用合适的状态手工实例化该类更方便一些。5.4、Java支持原型模式的机制支持原型模式的机制Object的clone()方法是受保护的，显然Cloneable继承自Object，故Cloneable中的clone()方法是公开的。要提供克隆功能的类，只要继承Cloneable接口，并实现其中clone()方法即可。两种实现clone()方法的类型1、浅克隆把成员变量与成员函数都克隆了把成员变量与成员函数都克隆了一个汽车

11、与发动机的例子上述克隆方法，CC与C引用同一个Engine，修改CC的Engine将导致C的Engine也修改。也可理解为：CC仅仅是用一个指针引用C的Engine；并没有自己也产生一个独立的Engine。5.6、认识1为什么需要为什么需要Prototype模式？模式？-引入原型模式的本质在于利用已有的一个原型对象引入原型模式的本质在于利用已有的一个原型对象，快速的生成和原型对象一样的实例。，快速的生成和原型对象一样的实例。-假设有一个假设有一个A的实例的实例a:A a=new A();现在想现在想生成和生成和a一样的一个实例一样的一个实例b，按照原型模式，应该是，按照原型模式，应该是这样：这

12、样：A b=a.Clone();而不是重新再而不是重新再new一个一个A对对象。象。-通过上面这句话就可以得到一个和通过上面这句话就可以得到一个和a一样的实例，一样的实例，2引入Prototype模式带来了什么好处？-引入Prototype模式后不再需要一个与具体产品等级结构平行的工厂方法类，减少了类的构造，同时客户程序可以在运行时刻建立和删除原型。3Prototype模式满足了哪些面向对象的设计原则？-依赖倒置原则：上面的例子，原型管理器（ColorManager）仅仅依赖于抽象部分（ColorPrototype），而具体实现细节（ConcteteColorPrototype）则依赖与抽象部

13、分（ColorPrototype），所以Prototype很好的满足了依赖倒置原则。5.7、效果、效果它对客户隐藏了具体的产品类型，因此减少了客户知道的名字的数目。减少了子类构造，Prototype模式是克隆一个原型而不是请求工厂方法创建一个，所以它不需要一个与具体产品类平行的Creater类层次。Portotype模式具有给一个应用软件动态加载新功能的能力。由于Prototype的独立性较高，可以很容易动态加载新功能而不影响老系统（对克隆所得的类作修改）。不需要非得有任何事先确定的产品等级结构，因为Prototype模式适用于任何的等级结构Prototype模式的最主要缺点就是每一个类必须配

14、备一个克隆方法。而且这个克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，不一定是件容易的事。六、创建型模式小结六、创建型模式小结为什么需要为什么需要创建型模式创建型模式呢呢？所有的创建型模式都有两个永恒的主旋律：-第一，它们都将系统使用哪些具体类的信息封装起来；-第二，它们隐藏了这些类的实例是如何被创建和组织的。外界对于这些对象只知道它们共同的接口，而不清楚其具体的实现细节。正因如此，创建型模式在创建什么（what），由谁（who）来创建，以及何时（when）创建这些方面，都为软件设计者提供了尽可能大的灵活性。创建者模式作用可以概括为如下两点：-1封装创建

15、逻辑，绝不仅仅是new一个对象那么简单。-2封装创建逻辑变化，客户代码尽量不修改，或尽量少修改。常见常见的五的五种种创建型模式创建型模式-单件模式（Singleton Pattern）：解决的是实体对象的个数问题，其他的都是解决new所带来的耦合关系问题。-工厂方法模式（Factory Pattern）：在工厂方法中，工厂类成为了抽象类，其实际的创建工作将由其具体子类来完成。工厂方法的用意是定义一个创建产品对象的工厂接口，将实际创建工作推迟到子类中去，强调的是“单个对象”的变化。-抽象工厂模式（Abstract Factory）：抽象工厂是所有工厂模式中最为抽象和最具有一般性的一种形态。抽象工

16、厂可以向客户提供一个接口，使得客户可以在不必指定产品的具体类型的情况下，创建多个产品族中的产品对象，强调的是“系列对象”的变化。常见常见的五的五种种创建型模式（创建型模式（续续）-建造者/生成器模式（Builder Pattern）：把构造对象实例的逻辑移到了类的外部，在这个类的外部定义了这个类的构造逻辑。他把一个复杂对象的构造过程从对象的表示中分离出来。其直接效果是将一个复杂的对象简化为一个比较简单的目标对象。他强调的是产品的构造过程。-原型模式（Prototype Pattern）和工厂模式一样，同样对客户隐藏了对象创建工作，但是，与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是，原型模式是通

17、过拷贝一个现有对象生成新对象的。分类创建型类模式：工厂方法模式创建型对象模式：抽象工厂模式生成器模式原型模式单例模式-创建型创建型类类模式模式：使使用用继承关继承关系，把系，把类类的的构构建建延迟到派生类延迟到派生类。从而封装从而封装了了客户端将得到客户端将得到哪些具体哪些具体类类的的信息信息，并且隐藏并且隐藏了了这这些些类类的的实例被实例被创建和组创建和组合合的的过过程。程。-创建型创建型对象对象模式模式把把对象对象的创建的创建过过程程动态委派给另一动态委派给另一个个对象对象，从而动态决定客户端将得到从而动态决定客户端将得到哪些具体哪些具体类类的的实实例例，以及这以及这些些类类的的实例实例是

18、如是如何被何被创建和组创建和组合合的的。作业3.1、比较单例模式与原型模式。3.2、生成器模式中各角色如何协作？3.3、比较简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式。3.4、如何把单例模式与抽象工厂模式或工厂方法模式或简单工厂模式结合使用？3.5、查阅JDK文档，研究Java在处理语言环境敏感的信息（如日期、消息和数字）方面所采用的设计模式。（Java.text.Format是处理信息的基类，其有三个子类DateFormat、MessageFormat、NumberFormat）3.6、分析Java实现遍容器类的迭代器时所使用的设计模式。3.7、深刻体会每种设计模式的结构，每个角色的职责，以及角色之间的协作关系。