原型模式
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了原型模式相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
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原型模式算是JAVA中最简单的设计模式了,原因是因为它已经被提供了语言级的支持,但是如果提到它的实现原理,又是最复杂的一个设计模式。
下面我们先来看看这个又简单又复杂的设计模式的定义。
定义: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。
定义比较简单,总结一下是通过实例指定种类,通过拷贝创建对象。
在JAVA语言中使用原型模式是非常简单的,这是因为Object类当中提供了一个本地方法clone,而JAVA中的任何类只要实现了Cloneable标识接口,就可以使用clone方法来进行对象的拷贝。
我们写一个简单的实例来测试一下,很简单。
public class Prototype implements Cloneable
private int x;
private int y;
private int z;
public Prototype()
this.x = 2;
this.y = 3;
this.z = 4;
public void change()
this.x = 9;
this.y = 8;
this.z = 7;
public Prototype clone()
Object object = null;
try
object = super.clone();
catch (CloneNotSupportedException exception)
throw new RuntimeException(exception);
return (Prototype) object;
public String toString()
return "[" + x + "," + y + "," + z + "]";
public static void main(String[] args)
Prototype prototype1 = new Prototype();
prototype1.change();
System.out.println(prototype1);
Prototype prototype2 = prototype1.clone();
System.out.println(prototype2);
输出结果:
[9,8,7]
[9,8,7]
从输出结果可以看出来,clone方法将prototype1复制了一个,然后赋给了prototype2,这就像复制粘贴一样。值得注意的是,在使用Object.clone()方法去拷贝一个对象时,构造方法是不被执行的,否则prototype2实例中x,y,z的值应该为2,3,4才对,如果你觉得不够直观,可以在构造方法里写一个输出语句试试。
从原型模式的使用方式不难推断出,原型模式常使用于以下场景:
1、对象的创建非常复杂,可以使用原型模式快捷的创建对象。
2、在运行过程中不知道对象的具体类型,可使用原型模式创建一个相同类型的对象,或者在运行过程中动态的获取到一个对象的状态。
对于clone方法,它执行的是浅拷贝,也就是说如果是引用类型的属性,则它不会进行拷贝,而是只拷贝引用。
看下面这个简单的测试,就能看出来了。
class Field
private int a;
public int getA()
return a;
public void setA(int a)
this.a = a;
public class ShallowPrototype implements Cloneable
private int x;
private int y;
private int z;
private Field field;
public ShallowPrototype()
this.x = 2;
this.y = 3;
this.z = 4;
this.field = new Field();
this.field.setA(5);
public Field getField()
return field;
public ShallowPrototype clone()
Object object = null;
try
object = super.clone();
catch (CloneNotSupportedException exception)
throw new RuntimeException(exception);
return (ShallowPrototype) object;
public String toString()
return "[" + x + "," + y + "," + z + "," + field.getA() + "]";
public static void main(String[] args)
ShallowPrototype prototype1 = new ShallowPrototype();
System.out.println(prototype1);
System.out.println(prototype1.getField());
ShallowPrototype prototype2 = prototype1.clone();
System.out.println(prototype2);
System.out.println(prototype2.getField());
输出结果:
[2,3,4,5]
com.prototype.Field@de6ced
[2,3,4,5]
com.prototype.Field@de6ced
可以看到我们对ShallowPrototype拷贝以后,得到一个实例prototype2,不过当我们输出field属性时,发现它们是引用的同一个对象。这当然不是我们期望得到的结果,这种情况下,我们如果修改prototype1中field的属性a的值,则prototype2中的也会跟着改变。
然而如果要实现深度拷贝,则需要将实现了Cloneable接口并重写了clone方法的类中,所有的引用类型也全部实现Cloneable接口并重写clone方法,而且需要将引用类型的属性全部拷贝一遍。
下面是一个简单的深度拷贝的例子,由上面的例子更改得到。
class Field implements Cloneable
private int a;
public int getA()
return a;
public void setA(int a)
this.a = a;
protected Field clone()
Object object = null;
try
object = super.clone();
catch (CloneNotSupportedException exception)
throw new RuntimeException(exception);
return (Field) object;
public class DeepPrototype implements Cloneable
private int x;
private int y;
private int z;
private Field field;
public DeepPrototype()
this.x = 2;
this.y = 3;
this.z = 4;
this.field = new Field();
this.field.setA(5);
public Field getField()
return field;
protected DeepPrototype clone()
Object object = null;
try
object = super.clone();
((DeepPrototype)object).field = this.field.clone();
catch (CloneNotSupportedException exception)
throw new RuntimeException(exception);
return (DeepPrototype) object;
public String toString()
return "[" + x + "," + y + "," + z + "," + field.getA() + "]";
public static void main(String[] args)
DeepPrototype prototype1 = new DeepPrototype();
System.out.println(prototype1);
System.out.println(prototype1.getField());
DeepPrototype prototype2 = prototype1.clone();
System.out.println(prototype2);
System.out.println(prototype2.getField());
输出结果:
[2,3,4,5]
com.prototype.Field@a90653
[2,3,4,5]
com.prototype.Field@de6ced
下面我们来看下原型模式的主要优点:
1、由于clone方法是由虚拟机直接复制内存块执行,所以在速度上比使用new的方式创建对象要快。
2、可以基于原型,快速的创建一个对象,而无需知道创建的细节。
3、可以在运行时动态的获取对象的类型以及状态,从而创建一个对象。
然而原型模式的缺点也是相当明显的,主要的缺点就是实现深度拷贝比较困难,需要很多额外的代码量。
不过实际当中我们使用原型模式时,也可以写一个基类实现Cloneable接口重写clone方法,然后让需要具有拷贝功能的子类继承自该类,这是一种节省代码量的常用方式。像上面的例子一样,如果一个类继承自Prototype,则会自动具有拷贝功能。
以上是关于原型模式的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章