设计模式-原型模式

原型模式

适用场景：

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

原型模式主要解决的问题就是创建⼤大量量重复的类，

案例：实现一个上机考试抽题的服务，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 。

场景描述

• 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;
      }
  
      public String getName() {
          return name;
      }
  
      public void setName(String name) {
          this.name = name;
      }
  
      public Map<String, String> getOption() {
          return option;
      }
  
      public void setOption(Map<String, String> option) {
          this.option = option;
      }
  
      public String getKey() {
          return key;
      }
  
      public void setKey(String key) {
          this.key = key;
      }
  }
  

  • 问答题

    /**
     * 解答题
     */
    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;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public String getKey() {
            return key;
        }
    
        public void setKey(String key) {
            this.key = key;
        }
    }
    

利用原型模式设计同一套试卷乱序的题目

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

工程结构

针对每⼀一个试卷都会使⽤用克隆的⽅方式进行复制，复制完成后将试卷中题目以及每个题目的答案进行
乱序处理

• 克隆对象处理类

  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 = new ArrayList<AnswerQuestion>();
  
      public QuestionBank append(ChoiceQuestion choiceQuestion) {
          choiceQuestionList.add(choiceQuestion);
          return this;
      }
  
      public QuestionBank append(AnswerQuestion answerQuestion) {
          answerQuestionList.add(answerQuestion);
          return this;
      }
  
      @Override
      public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
          QuestionBank questionBank = (QuestionBank) super.clone();
          questionBank.choiceQuestionList = (ArrayList<ChoiceQuestion>) choiceQuestionList.clone();
          questionBank.answerQuestionList = (ArrayList<AnswerQuestion>) answerQuestionList.clone();
  
          // 题目乱序
          Collections.shuffle(questionBank.choiceQuestionList);
          Collections.shuffle(questionBank.answerQuestionList);
          // 答案乱序
          ArrayList<ChoiceQuestion> choiceQuestionList = questionBank.choiceQuestionList;
          for (ChoiceQuestion question : choiceQuestionList) {
              Topic random = TopicRandomUtil.random(question.getOption(), question.getKey());
              question.setOption(random.getOption());
              question.setKey(random.getKey());
          }
          return questionBank;
      }
  
      public void setCandidate(String candidate) {
          this.candidate = candidate;
      }
  
      public void setNumber(String number) {
          this.number = number;
      }
  
      @Override
      public String toString() {
  
          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();
      }
  
  }
  

  这里的主要操作内容有三个，分别是:

  • 两个 append() ，对各项题目的添加，有点像我们在建造者模式中使用的方式，添加装修物料。
  • clone() ，这里的核心操作就是对对象的复制，这里的复制不只是包括了本身，同时对两个集合
    也做了复制。只有这样的拷贝才能确保在操作克隆对象的时候不影响原对象。
  • 乱序操作，在 list 集合中有一个⽅方法， Collections.shuffle ，可以将原有集合的顺序打乱，
    输出一个新的顺序

• 初始化试卷

  public class QuestionBankController {
  
      private QuestionBank questionBank = new QuestionBank();
  
      public QuestionBankController() {
  
          Map<String, String> map01 = new HashMap<String, String>();
          map01.put("A", "JAVA2 EE");
          map01.put("B", "JAVA2 Card");
          map01.put("C", "JAVA2 ME");
          map01.put("D", "JAVA2 HE");
          map01.put("E", "JAVA2 SE");
  
          Map<String, String> map02 = new HashMap<String, String>();
          map02.put("A", "JAVA程序的main方法必须写在类里面");
          map02.put("B", "JAVA程序中可以有多个main方法");
          map02.put("C", "JAVA程序中类名必须与文件名一样");
          map02.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");
  
          Map<String, String> map03 = new HashMap<String, String>();
          map03.put("A", "变量由字母、下划线、数字、$符号随意组成；");
          map03.put("B", "变量不能以数字作为开头；");
          map03.put("C", "A和a在java中是同一个变量；");
          map03.put("D", "不同类型的变量，可以起相同的名字；");
  
          Map<String, String> map04 = new HashMap<String, String>();
          map04.put("A", "STRING");
          map04.put("B", "x3x;");
          map04.put("C", "void");
          map04.put("D", "de$f");
  
          Map<String, String> map05 = new HashMap<String, String>();
          map05.put("A", "31");
          map05.put("B", "0");
          map05.put("C", "1");
          map05.put("D", "2");
  
          questionBank.append(new ChoiceQuestion("JAVA所定义的版本中不包括", map01, "D"))
                  .append(new ChoiceQuestion("下列说法正确的是", map02, "A"))
                  .append(new ChoiceQuestion("变量命名规范说法正确的是", map03, "B"))
                  .append(new ChoiceQuestion("以下()不是合法的标识符",map04, "C"))
                  .append(new ChoiceQuestion("表达式(11+3*8)/4%3的值是", map05, "D"))
                  .append(new AnswerQuestion("小红马和小黑马生的小马几条腿", "4条腿"))
                  .append(new AnswerQuestion("铁棒打头疼还是木棒打头疼", "头最疼"))
                  .append(new AnswerQuestion("什么床不能睡觉", "牙床"))
                  .append(new AnswerQuestion("为什么好马不吃回头草", "后面的草没了"));
      }
  
      public String createPaper(String candidate, String number) throws CloneNotSupportedException {
          QuestionBank questionBankClone = (QuestionBank) questionBank.clone();
          questionBankClone.setCandidate(candidate);
          questionBankClone.setNumber(number);
          return questionBankClone.toString();
      }
  
  }
  

  • 主要提供对试卷内容的模式初始化操作(所有考⽣生试卷一样，题目顺
    序不一致)。
  • 对外部提供创建试卷的方法，在创建的过程中使用的是克隆的方式； (QuestionBank)
    questionBank.clone(); 并最终返回试卷信息。

总结

原型设计模式的优点包括；便于通过克隆方式创建复杂对象、也可以避免重复做初始化操作、
不需要与类中所属的其他类耦合等。但也有一些缺点如果对象中包括了了循环引用的克隆，以及类中
深度使⽤用对象的克隆，都会使此模式变得异常麻烦。