java原型模式

原型模式属于对象的创建模式。通过给出一个原型对象来指明所有创建的对象的类型,然后用复制这个原型对象的办法创建出更多同类型的对象。这就是选型模式的用意。

原型模式的结构

  原型模式要求对象实现一个可以“克隆”自身的接口,这样就可以通过复制一个实例对象本身来创建一个新的实例。这样一来,通过原型实例创建新的对象,就不再需要关心这个实例本身的类型,只要实现了克隆自身的方法,就可以通过这个方法来获取新的对象,而无须再去通过new来创建。

  原型模式有两种表现形式:(1)简单形式、(2)登记形式,这两种表现形式仅仅是原型模式的不同实现。

简单形式的原型模式

    这种形式涉及到三个角色:

  (1)客户(Client)角色:客户类提出创建对象的请求。

  (2)抽象原型(Prototype)角色:这是一个抽象角色,通常由一个Java接口或Java抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的接口。

  (3)具体原型(Concrete Prototype)角色:被复制的对象。此角色需要实现抽象的原型角色所要求的接口。

两种形式的比较

  简单形式和登记形式的原型模式各有其长处和短处。

  如果需要创建的原型对象数目较少而且比较固定的话,可以采取第一种形式。在这种情况下,原型对象的引用可以由客户端自己保存。

  如果要创建的原型对象数目不固定的话,可以采取第二种形式。在这种情况下,客户端不保存对原型对象的引用,这个任务被交给管理员对象。在复制一个原型对象之前,客户端可以查看管理员对象是否已经有一个满足要求的原型对象。如果有,可以直接从管理员类取得这个对象引用;如果没有,客户端就需要自行复制此原型对象。


Java中的克隆方法

  Java的所有类都是从java.lang.Object类继承而来的,而Object类提供protected Object clone()方法对对象进行复制,子类当然也可以把这个方法置换掉,提供满足自己需要的复制方法。对象的复制有一个基本问题,就是对象通常都有对其他的对象的引用。当使用Object类的clone()方法来复制一个对象时,此对象对其他对象的引用也同时会被复制一份

  Java语言提供的Cloneable接口只起一个作用,就是在运行时期通知Java虚拟机可以安全地在这个类上使用clone()方法。通过调用这个clone()方法可以得到一个对象的复制。由于Object类本身并不实现Cloneable接口,因此如果所考虑的类没有实现Cloneable接口时,调用clone()方法会抛出CloneNotSupportedException异常。

克隆满足的条件

  clone()方法将对象复制了一份并返还给调用者。所谓“复制”的含义与clone()方法是怎么实现的。一般而言,clone()方法满足以下的描述:

  (1)对任何的对象x,都有:x.clone()!=x。换言之,克隆对象与原对象不是同一个对象。

  (2)对任何的对象x,都有:x.clone().getClass() == x.getClass(),换言之,克隆对象与原对象的类型一样。

  (3)如果对象x的equals()方法定义其恰当的话,那么x.clone().equals(x)应当成立的。

  在JAVA语言的API中,凡是提供了clone()方法的类,都满足上面的这些条件。JAVA语言的设计师在设计自己的clone()方法时,也应当遵守着三个条件。一般来说,上面的三个条件中的前两个是必需的,而第三个是可选的。

浅克隆和深克隆

  无论你是自己实现克隆方法,还是采用Java提供的克隆方法,都存在一个浅度克隆和深度克隆的问题。

  •   浅度克隆

  只负责克隆按值传递的数据(比如基本数据类型、String类型),而不复制它所引用的对象,换言之,所有的对其他对象的引用都仍然指向原来的对象。

  •   深度克隆

  除了浅度克隆要克隆的值外,还负责克隆引用类型的数据。那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象,而不再是原有的那些被引用的对象。换言之,深度克隆把要复制的对象所引用的对象都复制了一遍,而这种对被引用到的对象的复制叫做间接复制。

  深度克隆要深入到多少层,是一个不易确定的问题。在决定以深度克隆的方式复制一个对象的时候,必须决定对间接复制的对象时采取浅度克隆还是继续采用深度克隆。因此,在采取深度克隆时,需要决定多深才算深。此外,在深度克隆的过程中,很可能会出现循环引用的问题,必须小心处理。

利用序列化实现深度克隆

  把对象写到流里的过程是序列化(Serialization)过程;而把对象从流中读出来的过程则叫反序列化(Deserialization)过程。应当指出的是,写到流里的是对象的一个拷贝,而原对象仍然存在于JVM里面。

  在Java语言里深度克隆一个对象,常常可以先使对象实现Serializable接口,然后把对象(实际上只是对象的拷贝)写到一个流里(序列化),再从流里读回来(反序列化),便可以重建对象。

代码:

package 原型模式;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Prones implements Cloneable {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public int getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(int sex) {
        this.sex = sex;
    }

    public List<String> getFriends() {
        return friends;
    }

    public void setFriends(List<String> friends) {
        this.friends = friends;
    }

    private int age;
    private int sex;
    private List<String> friends;

    public Prones clone() {
        try {
            Prones prones1 = (Prones) super.clone();
            List<String> newFriends = new ArrayList<String>();
            for (String friend : this.getFriends()) {
                newFriends.add(friend);
            }
            prones1.setFriends(newFriends);
            return prones1;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

}
package 原型模式;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class text {

    public static void main(String[] args) {

        Prones prones0 = new Prones();
        List<String> frades = new ArrayList<String>();
        frades.add("1");
        frades.add("2");
        prones0.setFriends(frades);
        Prones pronesa = prones0.clone();
        System.out.println("1:" + prones0.getFriends());
        System.out.println("2:" + pronesa.getFriends());
        frades.add("3");
        System.out.println("1:" + prones0.getFriends());
        System.out.println("2:" + pronesa.getFriends());

    }

}

结果

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