5.原型模式
Posted 客官不爱喝酒
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了5.原型模式相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1.克隆羊问题
克隆羊问题描述
现在有一只羊tom， 姓名为: tom，年龄为： 20， 颜色为：白色，请编写程序创建和tom羊属性完全相同的10只羊
传统模式解决克隆羊问题
代码实现：
Sheep：绵羊类
/** 原型模式： 创建一个绵羊对象 然后克隆该对象10个
* @author compass
* @version 1.0
* @date 2021-07-06 23:28
*/
public class Sheep {
private int age;
private String name;
private String color;
public Sheep(int age, String name,String color) {
this.age = age;
this.name = name;
this.color=color;
}
public Sheep() {
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
@Override
public String toString() {
return "Sheep{" +
"age=" + age +
", name='" + name + '\\'' +
", color='" + color + '\\'' +
'}';
}
}
Client：客户端（调用者）
/**
* @author compass
* @version 1.0
* @date 2021-07-06 23:29
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Sheep sheep1 = new Sheep(20,"tom","white");
// 克隆出10个对象当如到ArrayList集合中
ArrayList<Object> arrayList = new ArrayList<>(10);
for (int i =0;i<9;i++){
arrayList.add(new Sheep(20,"tom","white"));
}
arrayList.add(sheep1);
arrayList.forEach(System.out::println);
}
}
传统的方式的优缺点
- 优点是比较好理解，简单易操作
- 在创建新的对象时， 总是需要重新获取原始对象的属性，如果创建的对象比较复杂时，效率较低
- 总是需要重新初始化对象，而不是动态地获得对象运行时的状态，不够灵活
改进思路
Java中Object类是所有类的根类， Object类提供了一个clone()方法，该方法可以将一个Java对象复制一份，但是需要实现clone的Java类必须要实现一个接口Cloneable，该接口表示该类能够复制且具有复制的能力 --> 原型模式
2.原型模式的介绍
- 原型模式(Prototype模式)是指：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
- 原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象在创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节
- 工作原理是：通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建，即 对象.clone()
- 形象的理解：
就是传入一个对象，复制一份新的这个对象出来
Prototype ：原型类，在该类中声明一个克隆自己的接口
ConcretePrototype：具体的原型类，实现一个克隆自己的操作
Client：让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象(属性一样)
4.原型模式代码示例
原型模式解决克隆羊问题的应用实例：使用原型模式改进传统方式，让程序具有更高的效率和扩展性
Sheep ：绵羊实体
/** 原型模式： 实现Cloneable接口 让本类的实例对象可克隆
* @author compass
* @version 1.0
* @date 2021-07-06 23:28
*/
public class Sheep implements Cloneable {
private int age;
private String name;
private String color;
public Sheep(int age, String name,String color) {
this.age = age;
this.name = name;
this.color=color;
}
// 重写克隆方法 返回的是一个新的对象
@Override
protected Object clone() {
Sheep sheep=null;
try {
sheep =(Sheep) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
System.out.println( e.getMessage());
}
return sheep;
}
public Sheep() {
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
@Override
public String toString() {
return "Sheep{" +
"age=" + age +
", name='" + name + '\\'' +
", color='" + color + '\\'' +
'}';
}
}
Client : 客户端（调用者）
/**
* @author compass
* @version 1.0
* @date 2021-07-06 23:29
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Sheep sheep1 = new Sheep(20,"tom","white");
Sheep sheep2 = (Sheep)sheep1.clone();
Sheep sheep3 = (Sheep)sheep1.clone();
System.out.println(sheep1==sheep2);
System.out.println("sheep1 hashCode="+sheep1.hashCode());
System.out.println("sheep2 hashCode="+sheep2.hashCode());
System.out.println("sheep3 hashCode="+sheep3.hashCode());
}
}
5.深拷贝与浅拷贝
浅拷贝的介绍
对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象- 对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值
前面我们克隆羊就是浅拷贝，浅拷贝是使用默认的clone()方法来实现：sheep = (Sheep) super.clone();
深拷贝基本介绍
- 复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
- 为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象进行拷贝
- 深拷贝实现方式 1：重写clone方法来实现深拷贝
- 深拷贝实现方式 2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)
DeepCloneableTarget：
public class DeepCloneableTarget implements Serializable, Cloneable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private int id;
private String name;
// 构造器
public DeepCloneableTarget(int id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
// 因为该类的属性，都是String , 因此我们这里使用默认的clone完成即可
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
DeepProtoType ：
/**
* @author compass
* @version 1.0
* @date 2021-07-06 23:29
*/
public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable {
public String name; // String 属性
public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型
public DeepProtoType() {
super();
}
// 深拷贝 - 方式 1 使用clone 方法
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Object deep = null;
// 这里完成对基本数据类型(属性)和String的克隆
deep = super.clone();
DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType) deep;
// 对引用类型的属性，进行单独处理
deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget) deepCloneableTarget.clone();
return deepProtoType;
}
// 深拷贝 - 方式2 通过对象的序列化实现 (推荐)
public Object deepClone() {
// 创建流对象
ByteArrayOutputStream bos = null;
ObjectOutputStream oos = null;
ByteArrayInputStream bis = null;
ObjectInputStream ois = null;
try {
// 序列化
bos = new ByteArrayOutputStream();
oos = new ObjectOutputStream(bos);
oos.writeObject(this); // 当前这个对象以对象流的方式输出
// 反序列化
bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ois = new ObjectInputStream(bis);
DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType) ois.readObject(); // 从流中读入对象
return copyObj;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
} finally {
// 关闭流
try {
bos.close();
oos.close();
bis.close();
ois.close();
} catch (Exception e2) {
System.out.println(e2.getMessage());
}
}
}
}
6.原型模式注意事项
原型模式的注意事项和细节
- 创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率
- 不用重新初始化对象，可以动态地获得对象运行时的状态
- 如果原始对象发生变化(增加或者减少属性)，其它克隆对象的也会发生相应的变化，无需修改代码
- 在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码，其实使用序列化机制实现克隆的代码也不难
- 缺点：需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，需要修改其源代码，违背了ocp 原则
以上是关于5.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