设计模式之原型模式(Prototype)

xiaoxiao2021-02-27  333

定义:用原型实例指定创建对象的种类,并通过拷贝这些原型创建新的对象。

类型:创建类模式

类图:

原型模式主要用于对象的复制,它的核心是就是类图中的原型类Prototype。Prototype类需要具备以下两个条件:

实现Cloneable接口。在java语言有一个Cloneable接口,它的作用只有一个,就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中,只有实现了这个接口的类才可以被拷贝,否则在运行时会抛出CloneNotSupportedException异常。重写Object类中的clone方法。Java中,所有类的父类都是Object类,Object类中有一个clone方法,作用是返回对象的一个拷贝,但是其作用域protected类型的,一般的类无法调用,因此,Prototype类需要将clone方法的作用域修改为public类型。

        原型模式是一种比较简单的模式,也非常容易理解,实现一个接口,重写一个方法即完成了原型模式。在实际应用中,原型模式很少单独出现。经常与其他模式混用,他的原型类Prototype也常用抽象类来替代。

实现代码:

[java] view plain copy class Prototype implements Cloneable {      public Prototype clone(){          Prototype prototype = null;          try{              prototype = (Prototype)super.clone();          }catch(CloneNotSupportedException e){              e.printStackTrace();          }          return prototype;       }  }    class ConcretePrototype extends Prototype{      public void show(){          System.out.println("原型模式实现类");      }  }    public class Client {      public static void main(String[] args){          ConcretePrototype cp = new ConcretePrototype();          for(int i=0; i< 10; i++){              ConcretePrototype clonecp = (ConcretePrototype)cp.clone();              clonecp.show();          }      }  }  

原型模式的优点及适用场景

       使用原型模式创建对象比直接new一个对象在性能上要好的多,因为Object类的clone方法是一个本地方法,它直接操作内存中的二进制流,特别是复制大对象时,性能的差别非常明显。

       使用原型模式的另一个好处是简化对象的创建,使得创建对象就像我们在编辑文档时的复制粘贴一样简单。

       因为以上优点,所以在需要重复地创建相似对象时可以考虑使用原型模式。比如需要在一个循环体内创建对象,假如对象创建过程比较复杂或者循环次数很多的话,使用原型模式不但可以简化创建过程,而且可以使系统的整体性能提高很多。

原型模式的注意事项

使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法。因为对象的复制是通过调用Object类的clone方法来完成的,它直接在内存中复制数据,因此不会调用到类的构造方法。不但构造方法中的代码不会执行,甚至连访问权限都对原型模式无效。还记得单例模式吗?单例模式中,只要将构造方法的访问权限设置为private型,就可以实现单例。但是clone方法直接无视构造方法的权限,所以,单例模式与原型模式是冲突的,在使用时要特别注意。深拷贝与浅拷贝。Object类的clone方法只会拷贝对象中的基本的数据类型,对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝,这就是浅拷贝。如果要实现深拷贝,必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝。例如: [java] view plain copy public class Prototype implements Cloneable {      private ArrayList list = new ArrayList();      public Prototype clone(){          Prototype prototype = null;          try{              prototype = (Prototype)super.clone();              prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();          }catch(CloneNotSupportedException e){              e.printStackTrace();          }          return prototype;       }  }  

        由于ArrayList不是基本类型,所以成员变量list,不会被拷贝,需要我们自己实现深拷贝,幸运的是Java提供的大部分的容器类都实现了Cloneable接口。所以实现深拷贝并不是特别困难。

浅复制:将一个对象复制后,基本数据类型的变量都会重新创建,而引用类型,指向的还是原对象所指向的。

深复制:将一个对象复制后,不论是基本数据类型还有引用类型,都是重新创建的。简单来说,就是深复制进行了完全彻底的复制,而浅复制不彻底。

此处,写一个深浅复制的例子:

[java] view plaincopy

1. public class Prototype implements Cloneable, Serializable {  

2.   

3.     private static final long serialVersionUID = 1L;  

4.     private String string;  

5.   

6.     private SerializableObject obj;  

7.   

8.     /* 浅复制 */  

9.     public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  

10.        Prototype proto = (Prototype) super.clone();  

11.        return proto;  

12.    }  

13.  

14.    /* 深复制 */  

15.    public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {  

16.  

17.        /* 写入当前对象的二进制流 */  

18.        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();  

19.        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);  

20.        oos.writeObject(this);  

21.  

22.        /* 读出二进制流产生的新对象 */  

23.        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());  

24.        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);  

25.        return ois.readObject();  

26.    }  

27.  

28.    public String getString() {  

29.        return string;  

30.    }  

31.  

32.    public void setString(String string) {  

33.        this.string = string;  

34.    }  

35.  

36.    public SerializableObject getObj() {  

37.        return obj;  

38.    }  

39.  

40.    public void setObj(SerializableObject obj) {  

41.        this.obj = obj;  

42.    }  

43.  

44.}  

45.  

46.class SerializableObject implements Serializable {  

47.    private static final long serialVersionUID = 1L;  

48.}  

 

要实现深复制,需要采用流的形式读入当前对象的二进制输入,再写出二进制数据对应的对象。

PS:深拷贝与浅拷贝问题中,会发生深拷贝的有java中的8中基本类型以及他们的封装类型,另外还有String类型。其余的都是浅拷贝。

参考博客地址:

http://blog.csdn.net/zhengzhb/article/details/7393528

http://blog.csdn.net/zhangerqing/article/details/8239539

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