设计模式 - 创建型模式_原型模式

news2025/10/31 7:16:34

文章目录

  • 创建型模式
  • 概述
  • Case
  • 场景模拟⼯程
  • Bad Impl
  • Better Impl （原型模式重构代码）

在这里插入图片描述

创建型模式

创建型模式提供创建对象的机制， 能够提升已有代码的灵活性和可复⽤性。

类型实现要点
工厂方法定义⼀个创建对象的接⼝，让其⼦类⾃⼰决定实例化哪⼀个⼯⼚类，⼯⼚模式使其创建过程延迟到⼦类进⾏。
抽象工厂提供⼀个创建⼀系列相关或相互依赖对象的接⼝，⽽⽆需指定它们具体的类。
建造者将⼀个复杂的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示
原型⽤原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷⻉这些原型创建新的对象。
单例保证⼀个类仅有⼀个实例，并提供⼀个访问它的全局访问点。

概述

在这里插入图片描述
原型模式主要解决的问题就是创建重复对象，⽽这部分 对象 内容本身⽐较复杂，⽣成过程可能从库或者RPC接⼝中获取数据的耗时较⻓，因此采⽤克隆的⽅式节省时间。

Case

需要实现⼀个考试抽题的服务，因此在这⾥建造⼀个题库题⽬的场景类信息，⽤于创建； 选择题 、 问答题

场景模拟⼯程

在这里插入图片描述
模拟了两个试卷题⽬的类； ChoiceQuestion (选择题)、 AnswerQuestion (问答题)。

【选择题】

/**
 * 单选题
 */
public class ChoiceQuestion {

    private String name;                 // 题目
    private Map<String, String> option;  // 选项；A、B、C、D
    private String key;                  // 答案；B

    public ChoiceQuestion() {
    }

    public ChoiceQuestion(String name, Map<String, String> option, String key) {
        this.name = name;
        this.option = option;
        this.key = key;
    }

    // set get 
}

【问答题】

public class AnswerQuestion {

    private String name;  // 问题
    private String key;   // 答案

    public AnswerQuestion() {
    }

    public AnswerQuestion(String name, String key) {
        this.name = name;
        this.key = key;
    }

  // set get 
}

Bad Impl

没有⼀个类解决不了的业务，只要你敢写


public class QuestionBankController {

    public String createPaper(String candidate, String number) {

        List<ChoiceQuestion> choiceQuestionList = new ArrayList<ChoiceQuestion>();

        choiceQuestionList.add(new ChoiceQuestion("JAVA所定义的版本中不包括", new HashMap<String, String>() {{
            put("A", "JAVA2 EE");
            put("B", "JAVA2 Card");
            put("C", "JAVA2 ME");
            put("D", "JAVA2 HE");
            put("E", "JAVA2 SE");
        }}, "D"));

        choiceQuestionList.add(new ChoiceQuestion("下列说法正确的是", new HashMap<String, String>() {{
            put("A", "JAVA程序的main方法必须写在类里面");
            put("B", "JAVA程序中可以有多个main方法");
            put("C", "JAVA程序中类名必须与文件名一样");
            put("D", "JAVA程序的main方法中如果只有一条语句，可以不用{}(大括号)括起来");
        }}, "A"));
        choiceQuestionList.add(new ChoiceQuestion("变量命名规范说法正确的是", new HashMap<String, String>() {{
            put("A", "变量由字母、下划线、数字、$符号随意组成；");
            put("B", "变量不能以数字作为开头；");
            put("C", "A和a在java中是同一个变量；");
            put("D", "不同类型的变量，可以起相同的名字；");
        }}, "B"));
        choiceQuestionList.add(new ChoiceQuestion("以下()不是合法的标识符", new HashMap<String, String>() {{
            put("A", "STRING");
            put("B", "x3x;");
            put("C", "void");
            put("D", "de$f");
        }}, "C"));
        choiceQuestionList.add(new ChoiceQuestion("表达式(11+3*8)/4%3的值是", new HashMap<String, String>() {{
            put("A", "31");
            put("B", "0");
            put("C", "1");
            put("D", "2");
        }}, "D"));

        List<AnswerQuestion> answerQuestionList = new ArrayList<AnswerQuestion>();
        answerQuestionList.add(new AnswerQuestion("小红马和小黑马生的小马几条腿", "4条腿"));
        answerQuestionList.add(new AnswerQuestion("铁棒打头疼还是木棒打头疼", "头最疼"));
        answerQuestionList.add(new AnswerQuestion("什么床不能睡觉", "牙床"));
        answerQuestionList.add(new AnswerQuestion("为什么好马不吃回头草", "后面的草没了"));

        // 输出结果
        StringBuilder detail = new StringBuilder("考生：" + candidate + "\r\n" +
                "考号：" + number + "\r\n" +
                "--------------------------------------------\r\n" +
                "一、选择题" + "\r\n\n");

        for (int idx = 0; idx < choiceQuestionList.size(); idx++) {
            detail.append("第").append(idx + 1).append("题：").append(choiceQuestionList.get(idx).getName()).append("\r\n");
            Map<String, String> option = choiceQuestionList.get(idx).getOption();
            for (String key : option.keySet()) {
                detail.append(key).append("：").append(option.get(key)).append("\r\n");;
            }
            detail.append("答案：").append(choiceQuestionList.get(idx).getKey()).append("\r\n\n");
        }

        detail.append("二、问答题" + "\r\n\n");

        for (int idx = 0; idx < answerQuestionList.size(); idx++) {
            detail.append("第").append(idx + 1).append("题：").append(answerQuestionList.get(idx).getName()).append("\r\n");
            detail.append("答案：").append(answerQuestionList.get(idx).getKey()).append("\r\n\n");
        }

        return detail.toString();
    }

}
  • 这样的代码往往都⾮常易于理解，要什么程序就给什么代码，不⾯向对象，只⾯向过程。不考虑扩展性，能⽤就⾏
  • 以上的代码主要就三部分内容；⾸先创建选择题和问答题到集合中、定义详情字符串包装结果、返回结果内容。
  • 但以上的代码有⼀个没有实现的地⽅就是不能乱序，所有⼈的试卷顺序都是⼀样的。如果需要加乱序也是可以的，但复杂度⼜会增加。这

【单元测试】
通过junit单元测试的⽅式验证接⼝服务，强调⽇常编写好单测可以更好的提⾼系统的健壮度。

    @Test
    public void test_QuestionBankController() {
        QuestionBankController questionBankController = new QuestionBankController();
        System.out.println(questionBankController.createPaper("花花", "1000001921032"));
        System.out.println(questionBankController.createPaper("豆豆", "1000001921051"));
        System.out.println(questionBankController.createPaper("大宝", "1000001921987"));
    }

输出

考生：花花
考号：1000001921032
--------------------------------------------
一、选择题

第1题：JAVA所定义的版本中不包括
A：JAVA2 EE
B：JAVA2 Card
C：JAVA2 ME
D：JAVA2 HE
E：JAVA2 SE
答案：D

第2题：下列说法正确的是
A：JAVA程序的main方法必须写在类里面
B：JAVA程序中可以有多个main方法
C：JAVA程序中类名必须与文件名一样
D：JAVA程序的main方法中如果只有一条语句，可以不用{}(大括号)括起来
答案：A

第3题：变量命名规范说法正确的是
A：变量由字母、下划线、数字、$符号随意组成；
B：变量不能以数字作为开头；
C：A和a在java中是同一个变量；
D：不同类型的变量，可以起相同的名字；
答案：B

第4题：以下()不是合法的标识符
A：STRING
B：x3x;
C：void
D：de$f
答案：C

第5题：表达式(11+3*8)/4%3的值是
A：31
B：0
C：1
D：2
答案：D

二、问答题

第1题：小红马和小黑马生的小马几条腿
答案：4条腿

第2题：铁棒打头疼还是木棒打头疼
答案：头最疼

第3题：什么床不能睡觉
答案：牙床

第4题：为什么好马不吃回头草
答案：后面的草没了


考生：豆豆
考号：1000001921051
--------------------------------------------
一、选择题

第1题：JAVA所定义的版本中不包括
A：JAVA2 EE
B：JAVA2 Card
C：JAVA2 ME
D：JAVA2 HE
E：JAVA2 SE
答案：D

第2题：下列说法正确的是
A：JAVA程序的main方法必须写在类里面
B：JAVA程序中可以有多个main方法
C：JAVA程序中类名必须与文件名一样
D：JAVA程序的main方法中如果只有一条语句，可以不用{}(大括号)括起来
答案：A

第3题：变量命名规范说法正确的是
A：变量由字母、下划线、数字、$符号随意组成；
B：变量不能以数字作为开头；
C：A和a在java中是同一个变量；
D：不同类型的变量，可以起相同的名字；
答案：B

第4题：以下()不是合法的标识符
A：STRING
B：x3x;
C：void
D：de$f
答案：C

第5题：表达式(11+3*8)/4%3的值是
A：31
B：0
C：1
D：2
答案：D

二、问答题

第1题：小红马和小黑马生的小马几条腿
答案：4条腿

第2题：铁棒打头疼还是木棒打头疼
答案：头最疼

第3题：什么床不能睡觉
答案：牙床

第4题：为什么好马不吃回头草
答案：后面的草没了


考生：大宝
考号：1000001921987
--------------------------------------------
一、选择题

第1题：JAVA所定义的版本中不包括
A：JAVA2 EE
B：JAVA2 Card
C：JAVA2 ME
D：JAVA2 HE
E：JAVA2 SE
答案：D

第2题：下列说法正确的是
A：JAVA程序的main方法必须写在类里面
B：JAVA程序中可以有多个main方法
C：JAVA程序中类名必须与文件名一样
D：JAVA程序的main方法中如果只有一条语句，可以不用{}(大括号)括起来
答案：A

第3题：变量命名规范说法正确的是
A：变量由字母、下划线、数字、$符号随意组成；
B：变量不能以数字作为开头；
C：A和a在java中是同一个变量；
D：不同类型的变量，可以起相同的名字；
答案：B

第4题：以下()不是合法的标识符
A：STRING
B：x3x;
C：void
D：de$f
答案：C

第5题：表达式(11+3*8)/4%3的值是
A：31
B：0
C：1
D：2
答案：D

二、问答题

第1题：小红马和小黑马生的小马几条腿
答案：4条腿

第2题：铁棒打头疼还是木棒打头疼
答案：头最疼

第3题：什么床不能睡觉
答案：牙床

第4题：为什么好马不吃回头草
答案：后面的草没了
  • 是三位考试的试卷； 花花 、 ⾖⾖ 、 ⼤宝 ，每个⼈的试卷内容是⼀样的这没问题，但是三个⼈的题⽬以及选项顺序都是⼀样，就没有达到我们说希望的乱序要求。
  • 以上这样的代码⾮常难扩展，随着题⽬的不断的增加以及乱序功能的补充，都会让这段代码变得越来越混乱。

Better Impl （原型模式重构代码）

接下来使⽤原型模式来进⾏代码优化，也算是⼀次很⼩的重构。

原型模式主要解决的问题就是创建⼤量重复的类，⽽我们模拟的场景就需要给不同的⽤户都创建相同的试卷，但这些试卷的题⽬不便于每次都从库中获取，甚⾄有时候需要从远程的RPC中获取。这样都是⾮常耗时的，⽽且随着创建对象的增多将严重影响效率。

在原型模式中所需要的⾮常重要要的⼿段就是克隆，在需要⽤到克隆的类中都需要实现 implements Cloneable 接⼝

【⼯程结构】

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