设计模式 - 创建型模式_原型模式
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了设计模式 - 创建型模式_原型模式相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
文章目录
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
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
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】
【代码类关系】
- 题目类 ChoiceQuestion 、AnswerQuestion 被用在题库创建中
- 针对每一张试卷，都会复制。 复制完成后，将试卷的题目和答案混排，这里用到了工具类TopicRandomUtil
- 核心的题库类QuestionBank主要负责将各个题目进行组装，最终输出试卷。
【原型模式模型结构】
public class Topic
private Map<String, String> option; // 选项；A、B、C、D
private String key; // 答案；B
public Topic()
public Topic(Map<String, String> option, String key)
this.option = option;
this.key = key;
// set get
【题⽬选项乱序操作⼯具包】
public class TopicRandomUtil
/**
* 乱序Map元素，记录对应答案key
* @param option 题目
* @param key 答案
* @return Topic 乱序后 A=c., B=d., C=a., D=b.
*/
static public Topic random(Map<String, String> option, String key)
Set<String> keySet = option.keySet();
ArrayList<String> keyList = new ArrayList<String>(keySet);
Collections.shuffle(keyList);
HashMap<String, String> optionNew = new HashMap<String, String>();
int idx = 0;
String keyNew = "";
for (String next : keySet)
String randomKey = keyList.get(idx++);
if (key.equals(next))
keyNew = randomKey;
optionNew.put(randomKey, option.get(next));
return new Topic(optionNew, keyNew);
将原有Map中的选型乱序操作， 也就是A的选项内容给B ， B的可能给C ，同时记录正确答案在处理后的位置信息
【克隆对象处理类】
/**
* 题库
*/
public class QuestionBank implements Cloneable
private String candidate; // 考生
private String number; // 考号
private ArrayList<ChoiceQuestion> choiceQuestionList = new ArrayList<ChoiceQuestion>();
private ArrayList<AnswerQuestion> answerQuestionList &以上是关于设计模式 - 创建型模式_原型模式的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章