原型模式案例详解-浅拷贝与深拷贝

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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案例详解-浅拷贝与深拷贝相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

克隆羊问题

现在有一只羊,姓名为:tom,年龄为:1,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。

传统方式解决克隆羊问题

技术图片

public class Sheep {
    private String name;
    private int age;
    private String color;

    public Sheep(String name, int age, String color) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }

//get、set方法
  
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name=‘" + name + ‘‘‘ +
                ", age=" + age +
                ", color=‘" + color + ‘‘‘ +
                ‘}‘;
    }
}
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        //......
        System.out.println(sheep);
        System.out.println(sheep2);
        System.out.println(sheep3);
    }
}

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;

改进的思路分析: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)。

原型模式

原型模式是指: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,允许一个对象再创建另一个可定制的对象,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( )”。

public class Sheep implements Cloneable {

    private String name;
    private int age;
    private String color;

    public Sheep(String name, int age, String color) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }

	//get、set方法

    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name=‘" + name + ‘‘‘ +
                ", age=" + age +
                ", color=‘" + color + ‘‘‘ +
                ‘}‘;
    }

    //克隆该实例,使用默认的clone方法来完成
    @Override
    protected Object clone() {
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }
}
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone();
        //......
        System.out.println(sheep);
        System.out.println(sheep2);
        System.out.println(sheep3);
    }
}

浅拷贝与深拷贝

浅拷贝

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另一个对象的该成员变量值。

前面我们的克隆羊案例就是浅拷贝。

浅拷贝是使用默认的clone( )方法来实现。

深拷贝

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(包括对象的引用类型)进行拷贝。

深拷贝的实现方式1:重写clone方法。

深拷贝实现方式2:通过对象序列化实现(推荐)。

public class DeepCloneableTarget implements Serializable, Cloneable {

	private static final long serialVersionUID = 1L;

	private String cloneName;

	private String cloneClass;

	public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) {
		this.cloneName = cloneName;
		this.cloneClass = cloneClass;
	}

	//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();
	}
}
public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable {

    public String name;
    public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;

    public DeepProtoType() {
        super();
    }

    //深拷贝-方式1
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {

        Object deep = null;
        //完成对属性为基本数据类型和String的克隆
        deep = super.clone();
        //对属性为引用类型的单独处理
        DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType) deep;
        deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget) deepCloneableTarget.clone();

        return deepProtoType;
    }

    //深拷贝-方式2
    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); //把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();

            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());
            }
        }
    }
}
public class Client {

	public static void main(String[] args) throws Exception {

		DeepProtoType p = new DeepProtoType();
		p.name = "宋江";
		p.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("小明", "学生类");
		
		//测试,方式1
		DeepProtoType p1 = (DeepProtoType) p.clone();

		System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
		System.out.println("p1.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p1.deepCloneableTarget.hashCode());
	
		//测试,方式2
		DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.deepClone();
		
		System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
		System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());
	
	}
}

原型模式的注意事项的细节

  • 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,而是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;
  • 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,这点请注意。

以上是关于原型模式案例详解-浅拷贝与深拷贝的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Python中浅拷贝与深拷贝的案例实践

深入理解设计模式-原型模式

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C++——浅拷贝深拷贝写时拷贝详解

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