Java设计模式(五)之创建型模式:原型模式

Java设计模式(五)之创建型模式:原型模式

一、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。

UML类图:

Java设计模式(五)之创建型模式: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:

(1)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。

(2)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。

 

二、优点与注意事项:

1、优点:

(1)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)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。

2、注意事项:

(1)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,甚至连访问权限对原型模式无效。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。

(2)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(8种基本数据类型byte,char,short,int,long,float,double,boolean和他们的封装类),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。

浅拷贝:只克隆对象中的基本数据类型,而不会克隆数组、容器、引用对象等。换言之,浅复制仅仅复制所考虑的对象,而不复制它所引用的对象。如果变量为String字符串,则拷贝其引用地址,但是在修改的时候,它会从字符串池中重新生成一个新的字符串,原有的字符串对象保持不变。

深拷贝:把要克隆的对象所引用的对象都克隆了一遍。

有关深拷贝与浅拷贝的更多内容,可以参考这篇文章:https://blog.csdn.net/a745233700/article/details/82950069

 

三、实现代码:

public abstract class Prototype implements Cloneable {
    protected ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    public abstract void show();
}
public class ShallowClone extends Prototype {
    @Override
    public Prototype clone(){
        Prototype prototype = null;
        try {
            prototype = (Prototype)super.clone();
        }
        catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return prototype;
    }

    @Override
    public void show(){
        System.out.println("浅克隆");
    }
}
public class DeepClone extends Prototype {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    @Override
    public Prototype clone() {
        Prototype prototype = null;
        try {
            prototype = (Prototype)super.clone();
        }
        catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        prototype.list = (ArrayList<String>) this.list.clone();
        return prototype;
    }

    @Override
    public void show(){
        System.out.println("深克隆");
    }
}
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ShallowClone cp = new ShallowClone();
        ShallowClone clonecp = (ShallowClone) cp.clone();
        clonecp.show();
        System.out.println(clonecp.list == cp.list);

        DeepClone cp2 = new DeepClone();
        DeepClone clonecp2 = (DeepClone) cp2.clone();
        clonecp2.show();
        System.out.println(clonecp2.list == cp2.list);
    }
}

运行结果:

浅克隆
true
深克隆
false

 

原博客链接:

https://blog.csdn.net/jason0539/article/details/23158081

https://blog.csdn.net/jx_870915876/article/details/52123475

 

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