设计模式 —— 原型模式

简介

了解原型模式前,我们先来了解下Java提供两种克隆方式:

  • 浅克隆:被克隆对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值,而它所有的对其他对象的引用都仍然指向原来的对象。换一种说法就是浅克隆仅仅克隆所考虑的对象,而不克隆它所引用的对象。
  • 深克隆:被克隆对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值,但它所有的对其他对象的引用不再是原有的,而这是指向被复制过的新对象。换言之,深复制把要复制的对象的所有引用的对象都复制了一遍,这种叫做间接复制。

原型模式(Prototype Pattern)是用于创建重复的对象,同时又能保证性能。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。

实例

原型模式包含如下角色:

  1. Prototype:原型(实现 Cloneable 接口)。
  2. Concrete Prototype:具体原型,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。
  3. Client:客户类
public class Prototype implements Cloneable {
    @Override
    protected Prototype clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Prototype) super.clone();
    }
}
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public class ConcretePrototype extends Prototype {
    public void print() {
        System.out.println("原型模式实现类,hashCode:" + this.hashCode());
    }
}
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public class Client {
    @Test
    public void test() throws CloneNotSupportedException {
        ConcretePrototype prototype = new ConcretePrototype();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            ConcretePrototype clonecp = (ConcretePrototype) prototype.clone();
            clonecp.print();
        }
    }
}
复制代码

输出结果:

原型模式实现类,hashCode:574568002
原型模式实现类,hashCode:952486988
原型模式实现类,hashCode:932285561
原型模式实现类,hashCode:2028555727
原型模式实现类,hashCode:591391158
原型模式实现类,hashCode:898557489
原型模式实现类,hashCode:247944893
原型模式实现类,hashCode:1014166943
原型模式实现类,hashCode:1625082366
原型模式实现类,hashCode:572593338
复制代码

类图

原型模式

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:

  • 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。

优点

  1. 创建对象性能好。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。

  2. 简化对象的创建。

缺点

  1. 需要为每一个类配备一个克隆方法,而且该克隆方法位于一个类的内部,当对已有的类进行改造时违背“开闭原则”。

  2. 在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码,而且当对象之间存在多重的嵌套引用时,为了实现深克隆,每一层对象对应的类都必须支持深克隆比较麻烦。

适用场景

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。

总结

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。而且需要注意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。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。

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转载自juejin.im/post/5c89ed2751882501c817aadf
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