【23种设计模式专题】三 原型模式

物联网 2020-04-19 10:37:48 阅读次数: 0

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前言

通过前面两章，我们已经知道单例模式，工厂模式，本文就来看一看原型模式。

概念

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。原型模式属于一种创建型的设计模式

  • 可以理解为克隆技术，克隆羊
  • copy技术，直接原封不动的copy一个内容
  • 修真小说，到了元婴期，就是肉体被毁灭，只要元婴没有被灭，还可以复活。
  • 王者荣耀里面最新出来的一个英雄，镜，可以制造一个分身。分身也拥有攻击力

实战

场景

隔壁老王: “社长，你们公司需要填写周报吗？”
社长: “需要填写的，而且每周，都会有一次周例会”
隔壁老王: “填写周报好浪费时间，还得排版，再填写内容”
社长: “你是怎么实现的”
隔壁老王: “我每次重新生成一个excel，再排版的”
社长: “老铁，你这太实诚咯”

传统方式

package com.cxyxs.designmode.prototype;

import lombok.Data;

import java.util.Date;

/**
 * Description：
 * Author: 程序猿学社
 * Date:  2020/4/12 18:42
 * Modified By:
 */
@Data
public class Weekly {
    private String name;
    /** 本周计划 */
    private String weekPlan;
    /** 下周计划 */
    private String nextWeekPlan;
    /**  填写时间 */
    private Date createTime;

    public Weekly(String name, String weekPlan, String nextWeekPlan, Date createTime) {
        this.name = name;
        this.weekPlan = weekPlan;
        this.nextWeekPlan = nextWeekPlan;
        this.createTime = createTime;
    }
}
  • 使用@Data注解，实际上就是简化代码，无需写set get方法，使用了lombok插件
package com.cxyxs.designmode.prototype;

import java.util.Date;

/**
 * Description：
 * Author: 程序猿学社
 * Date:  2020/4/12 18:45
 * Modified By:
 */
public class WeeklyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Weekly weekly = new Weekly("隔壁小王","用户模块开发","订单模块开发",new Date());
        System.out.println("--------本周周报--------");
        System.out.println(weekly.toString());
        System.out.println("--------下周周报--------");
        Weekly weekly1 = new Weekly("隔壁小王","订单模块开发","订单模块开发相关单元测试",new Date());
        System.out.println(weekly1.toString());
    }
}


隔壁老王: “社长,有没有什么方法，可以简化周报这块，提高我编写周报的效率”
社长: “直接copy一份，上一次编写的周报(原型模式)，在此之上，再做修改”

原型模式

package com.cxyxs.designmode.prototype.shallow;

import lombok.Data;

import java.util.Date;

/**
 * Description：
 * Author: 程序猿学社
 * Date:  2020/4/12 18:42
 * Modified By:
 */
@Data
public class Weekly implements  Cloneable{
    private String name;
    /** 本周计划 */
    private String weekPlan;
    /** 下周计划 */
    private String nextWeekPlan;
    /**  填写时间 */
    private Date createTime;

    public Weekly(String name, String weekPlan, String nextWeekPlan, Date createTime) {
        this.name = name;
        this.weekPlan = weekPlan;
        this.nextWeekPlan = nextWeekPlan;
        this.createTime = createTime;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        try {
            return super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

通过上面的代码，我们小小的梳理一下，实现的过程
实现原型模式就两步：

  • 实现Cloneable接口
  • 重写clone方法
  • 学过java的社友，都知道，Object是一切类的老祖宗,代码里面的super.clone()，实际上，就是调用Object的clone方法，通过查看他的源码，发现，又遇到native方法，说明实现克隆不是通过java实现的(c或者c++)
package com.cxyxs.designmode.prototype.shallow;


import java.util.Date;

/**
 * Description：
 * Author: 程序猿学社
 * Date:  2020/4/12 18:45
 * Modified By:
 */
public class WeeklyTest {
    public static void main(String[] args) throws  Exception{
        Date date = new Date();
        Weekly weekly = new Weekly("隔壁小王","用户模块开发","订单模块开发",date);
        System.out.println("--------本周周报--------");
        System.out.println(weekly.toString());
        System.out.println("--------下周周报--------");
        Weekly weekly1 = (Weekly) weekly.clone();    //使用克隆(copy方式)
        //Weekly weekly1 = new Weekly("隔壁小王","订单模块开发","订单模块开发相关单元测试",new Date());
        System.out.println(weekly1.toString());
        System.out.println(weekly == weekly1);
    }
}

  • 可以发现结果为false，说明重新生成了一个对象，而且克隆的对象和原来的一模一样，回顾一下，我们第一章学习过的单例模式，又增加了一种，可以破解单例的方法。
    单例模式，谁说程序猿没有女(男)朋友?

社长: “实际上，上面这种写法还存在一点的问题”
隔壁老王: “社长，存在什么问题”
社长: “上面这种写法，只能实现浅克隆，没有实现完全的克隆，我们先通过一个例子来看一看把”

浅克隆

package com.cxyxs.designmode.prototype.shallow;


import java.util.Date;

/**
 * Description：
 * Author: 程序猿学社
 * Date:  2020/4/12 18:45
 * Modified By:
 */
public class WeeklyTest1 {
    public static void main(String[] args) throws  Exception{
        Date date = new Date();

        Weekly weekly = new Weekly("隔壁小王","用户模块开发","订单模块开发",date);
        Weekly weekly1 = (Weekly) weekly.clone();    //使用克隆(copy方式)
        System.out.println(weekly.toString());
        System.out.println(weekly1.toString());
        //修改克隆后对象的值
        date.setTime(1546315871);
        System.out.println("--------------");
        System.out.println(weekly.toString());
        System.out.println(weekly1.toString());
    }
}

  • 先实现克隆后，我们再修改createTime的值，可以发现，修改后，克隆前和克隆后的值都一样,说明这两个对象的指向的都是同一个地方。

浅克隆

  • 浅克隆会进行值传递(只是针对基本数据类型)
  • 如果是引用数据类型，浅克隆会进行引用传递，实际上，就是把引用地址copy一份给新的对象，实际上，都是指向同一个地址。

深克隆

重写clone方法实现深克隆

package com.cxyxs.designmode.prototype.shallow;

import lombok.Data;

import java.util.Date;

/**
 * Description：
 * Author: 程序猿学社
 * Date:  2020/4/12 18:42
 * Modified By:
 */
@Data
public class Weekly implements  Cloneable{
    private String name;
    /** 本周计划 */
    private String weekPlan;
    /** 下周计划 */
    private String nextWeekPlan;
    /**  填写时间 */
    private Date createTime;

    public Weekly(String name, String weekPlan, String nextWeekPlan, Date createTime) {
        this.name = name;
        this.weekPlan = weekPlan;
        this.nextWeekPlan = nextWeekPlan;
        this.createTime = createTime;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        try {
            Weekly weekly = (Weekly) super.clone();
            //把数据克隆
            Date clone = (Date) createTime.clone();
            weekly.setCreateTime(clone);
            return weekly;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

  • 因为考虑到createTime,指向的是同一个引用，所以，我们每次克隆的时候，都把这个字段重新克隆一次。
  • 通过上图，可以看出，修改时间，只是克隆前的值发生了改变。 可以这样理解，在修真小说内，到了分神期，可以修炼第二分身，实际上，你攻击本体时，只是本体受到伤害，就算本体死亡，第二分身还可以继续存活。

隔壁老王： “社长，看了一下，你写的代码，这还是属性的，如果有上百个属性，我这一个个改，也忒麻烦咯。有没有不用这样一个个设置的方法”
社长: “这种方法的copy，实际上是内存的copy，直接操作内存的，也是性能最好的，如果你觉得这种方式太麻烦了，我们可以通过序列化和反序列的方式来实现”

通过序列化实现深克隆

package com.cxyxs.designmode.prototype.shallow.seri;

import lombok.Data;

import java.io.*;
import java.util.Date;

/**
 * Description：
 * Author: 程序猿学社
 * Date:  2020/4/12 18:42
 * Modified By:
 */
@Data
public class Weekly implements Serializable {
    private String name;
    /** 本周计划 */
    private String weekPlan;
    /** 下周计划 */
    private String nextWeekPlan;
    /**  填写时间 */
    private Date createTime;

    public Weekly(String name, String weekPlan, String nextWeekPlan, Date createTime) {
        this.name = name;
        this.weekPlan = weekPlan;
        this.nextWeekPlan = nextWeekPlan;
        this.createTime = createTime;
    }

    public Object copy() throws  Exception{
        //序列化
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
        oos.writeObject(this);

        //反序列化
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
        Weekly weekly = (Weekly) ois.readObject();
        return weekly;
    }
}

实现序列化两部曲:

  • 实现Serializable接口
  • 实现序列化和反序列化对应的代码
package com.cxyxs.designmode.prototype.shallow.seri;



import java.util.Date;

/**
 * Description：
 * Author: 程序猿学社
 * Date:  2020/4/12 18:45
 * Modified By:
 */
public class WeeklyTest2 {
    public static void main(String[] args) throws  Exception{
        Date date = new Date();

        Weekly weekly = new Weekly("隔壁老王","用户模块开发","订单模块开发",date);
        Weekly weekly1 = (Weekly) weekly.copy();    //使用克隆(copy方式)
        System.out.println(weekly.toString());
        System.out.println(weekly1.toString());
        //修改克隆后对象的值
        date.setTime(11);
        System.out.println("--------------");
        System.out.println(weekly.toString());
        System.out.println(weekly1.toString());
    }
}
  • 通过这种方式实现对象的深度克隆，无需一个个设置引用类型属性的clone方法。

总结： 如果，需要创建大量的对象，建议使用原型模式。实际上他是不符合ocp原则的。应该实现对扩展开放，对修改关闭。不会调用类的重构方法 ，可以破解单例模式。

原创不易，不要白嫖，觉得有用的社友，给我点赞，让更多的老铁看到这篇文章。
因技术能力有限，如文中有不合理的地方，希望各位大佬指出，在下方评论留言，谢谢，希望大家一起进步，一起成长。

作者：程序猿学社
原创公众号：『程序猿学社』，专注于java技术栈，分享java各个技术系列专题，以及各个技术点的面试题。
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