设计模式——06原型模式、单例模式与建造者模式

SingletonException
+ SingletonException (String s)
单例模式（续）
实例分析 实例：打印池的实现（代码实现）
单例模式（续）
模式优缺点 单例模式的主要优点如下：
提供了对唯一实例的受控访问。
缩小命名空间。 允许对操作和表示的精化。 允许可变数目的实例。
: void : void : void : void
: void : void : void : void
CarBuilder
+ + + + + <<Constructor>> <<Override>> <<Override>> <<Override>> <<Override>> CarBuilder () buildFrame () buildEngine () buildWheels () buildDoors ()
原型模式（续）
模式解释 深克隆与浅克隆
原型模式（续）
实例分析 实例一：孙悟空变身（浅克隆）
<<Unresolved Interface>>
Cloneable
GoldRingedStaff
staff
Monkey
- staff : GoldRingedStaff = null + <<Constructor>> Monkey () + clone () : Object + getGoldRingedStaff () : GoldRingedStaff
而Object类提供一个clone()方
法，可以将一个Java对象复制一份。但是，这个Java类必须实现一个标
识接口Cloneable，标识这个Java类支持复制。
原型模式（续）
模式解释 深克隆与浅克隆
在浅克隆中，被复制对象的所有变量都具有与原来的对象相同的值，而
所有的对其它对象的引用仍然指向原来的对象。换言之，浅克隆仅仅复 制所考虑的对象，而不复制它所引用的对象，也就是其中的成员对象并 不复制。在浅克隆中，当对象被复制时它所包含的成员对象却没有被复 制。
单例模式（续）
模式结构
Singleton
- instance : Singleton - Singleton () + getInstance () : Singleton
if(instance==null) instance=new Singleton(); return instance;
原型模式、单例模 式与建造者模式
Sunny Liu weiliu_china@126.com
内
容
原型模式 单例模式 建造者模式
原型模式
模式动机 有些对象的创建过程较为复杂，而且有时候需要频繁创建，原型模式通
过给出一个原型对象来指明所要创建的对象的类型，然后用复制这个原
型对象的办法创建出更多同类型的对象。这就是原型模式的用意。
: String : void : String : void : String : void : String : void : void
vehicle
VehicleBuilder
{abstract}
# + + + + +
vehicle : Vehicle getVehicle () : Vehicle buildFrame () : void buildEngine () : void buildWheels () : void buildDoors () : void
Vehicle (String type) getFrame () setFrame (String frame) getEngine () setEngine (String engine) getWheels () setWheels (String wheels) getDoors () setDoors (String doors) show ()
原型模式（续）
实例分析 实例一：孙悟空变身（浅克隆）（代码实现）
原型模式（续）
实例分析 实例二：孙悟空变身（深克隆）（代码实现）
原型模式（续）
模式优缺点 原型模式的优点包括：
原型模式允许动态增加或减少产品类。
原型模式提供了简化的创建结构。 原型模式具有给一个应用软件动态加载新功能的能力。 产品类不需要非得有任何事先确定的等级结构 。
单例模式（续）
模式深入 饿汉式单例类
单例模式（续）
模式深入 懒汉式单例类
练
习
分析并理解EagerSingleton和LazySingleton的异同。 某公司只购买一个JDBC驱动软件的使用许可，能否使用单例模式管
理通过JDBC驱动软件连接的数据库？
建造者模式
模式动机
模式使用 在下面的情况下可以使用原型模式：
类的实例化是动态的。
需要避免使用分层次的工厂类来创建分层次的对象。 类的实例对象只有一个或很少的几个组合状态。
原型模式（续）
模式应用 原型模式在很多软件都可以找到它的应用，如果实例化一个类要花
大量时间，原型模式是最好的解决方案。Word可以采用Copy-Paste
Product
建造者模式（续）
参与者 Builder：抽象建造者
ConcreteBuilder：具体建造者
Director：指挥者 Product：产品角色
建造者模式（续）
代码分析 实例：汽车组装车间、组装电脑(05-06Builder-AbstractFactory.java)
建造者模式（续）
模式定义 建造者模式( Builder Pattern)：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，
使得同样的构建过程可以创建不同的表示。建造者模式是一步一步创建
一个复杂的对象，它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以 构建它们，用户不需要知道内部的具体构建细节。建造者模式属于对象 创建型模式。
原型模式（续）
模式结构
Client
+ operation () prototype
Prototype
+ clone () : Prototype
Biblioteka Baidu
p=prototype.clone();
ConcretePrototypeA
+ clone () : Prototype
ConcretePrototypeB
单例模式（续）
模式使用 在以下情况下可以使用单例模式：
系统只需要一个实例对象。
客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点。
单例模式（续）
模式应用 java.lang.Runtime类
java.awt.Toolkit类
数据库主键编号分配 HibernateSessionFactory
+ clone () : Prototype
return copy of self;
原型模式（续）
参与者 Prototype：抽象原型类
ConcretePrototype：具体原型类
Client：客户
原型模式（续）
模式解释 所有的Java类都继承自java.lang.Object，
MotorBuilder
<<Constructor>> <<Override>> <<Override>> <<Override>> <<Override>> MotorBuilder () buildFrame () buildEngine () buildWheels () buildDoors ()
生成多个笑脸对象，采用的极有可能就是原型模式。
原型模式（续）
模式深入 带原型管理器的原型模式
练
习
原型模式中有哪些参与者，简述其职责。 设计一个颜色管理器首先在一个原型管理器(ColorManager)创建了各
种颜色，并将其保存在一个哈希表(Hashtable)中， 当客户需要时，
原型模式（续）
模式定义 原型模式(Prototype Pattern)：它是一种对象创建型模式，用原型实例指
定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。原型模式允
许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无需知道任何创建的细节。 工作原理是：通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要 发动创建的对象通过请求原型对象拷贝原型自己来实现创建过程。
单例模式（续）
模式定义 单例模式(Singleton Pattern)：单例模式确保某一个类只有一个实例，而
且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供
全局访问的方法。 单例模式的要点有三个： 一是某个类只能有一个实 例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这 个实例。单例模式是一种对象创建型模式。
建造者模式（续）
模式结构
Director
+ construct () builder
Builder
+ buildPart ()
for all objects in structure { builder.buildPart(); }
ConcreteBuilder
+ buildPart () + getResult ()
Shop
+ construct (VehicleBuilder vehicleBuilder) : void
BicycleBuilder
+ + + + + <<Constructor>> <<Override>> <<Override>> <<Override>> <<Override>> BicycleBuilder () buildFrame () buildEngine () buildWheels () buildDoors () + + + + +
建造者模式（续）
Vehicle
- type : String - frame : String - engine : String - wheels : String - doors : String + <<Constructor>> + + + + + + + + +
实例分析 实例一：车间造车
有些情况下，一个对象会有一些重要的性质，在它们没有恰当的值之前，对象
不能作为一个完整的产品使用。比如，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。有些情况下，一个对象的一些性质必须按照某个顺序赋值 才有意义。在某个性质没有赋值之前，另一个性质则无法赋值。这些情况使得
单例模式（续）
参与者 Singleton：单例
单例模式（续）
实例分析 实例：打印池的实现
SingletonSpooler
- uniqueInstance : SingletonSpooler - SingletonSpooler () + getInstance () : SingletonSpooler
就返回一个颜色的克隆。现用原型模式实现该场景并绘制相应的类
图。
单例模式
模式动机 对于系统中的某些类来说，只有一个实例很重要，例如：虽然系统中可
以有许多打印机，但是只能有一个打印机正在工作，一个系统只能有一
个窗口管理器。我们怎样保证一个类只有一个实例并且这个实例易于被 访问呢？一个全局变量使得对象可以被访问，但它不能防止我们实例化 多个对象。一个更好的解决办法是，让类自身负责保存它的唯一实例。 这个类可以保证没有其它实例被创建，并且它可以提供一个访问该实例 的方法。这就是单例模式——Singleton Pattern。
原型模式（续）
模式优缺点 原型模式的缺点有：
原型模式的最主要缺点就是每一个类必须配备一个克隆方法。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。
原型模式的另一个缺点是在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码。
原型模式（续）
性质本身的建造涉及到复杂的商业逻辑。这时候，此对象相当于一个有待建造
的产品，而对象的这些性质相当于产品的零件，建造产品的过程就是组合零件 的过程。由于组合零件的过程很复杂，因此，这些“零件”的组合过程往往被 “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。