创建者模式之原型模式

Posted 2020-08-09

原型模式：Prototype原型模式是一种创建型设计模式，Prototype模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，根本无需知道任何如何创建的细节,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。

实际上就是通过对原对象的一个拷贝，作为一个新对象，改变原来对象的一些属性，得到新的对象的过程，使用的原理就是java中的clone方法（c#里面也有一个clone方法，其他语言不太懂。c/c++应该是一个内存拷贝吧）。

看下面一段代码：

声明一个Ship类作为我们可以colne的类，因此继承Cloneable接口。代码如下：

import java.io.Serializable;
import java.util.Date;

public class Ship implements Cloneable, Serializable {
    public String name;
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    private Date birthDay;
    
    
    public Date getBirthDay() {
        return birthDay;
    }

    public void setBirthDay(Date birthDay) {
        this.birthDay = birthDay;
    }

    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object o = super.clone();
        return o;
    }
    
    public Ship(String name, Date birthDay){
        super();
        this.name = name;
        this.birthDay = birthDay;
    }
}

然后看一下使用类里面如何调用：

import java.util.Date;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Date date = new Date(123445543L);
        Ship s1 = new Ship("多利", date);
        
        System.out.println(s1);
        System.out.println(s1.getName() + ":" + s1.getBirthDay());
        
        date.setTime(234243234L);
        
        Ship s2 = (Ship)s1.clone();
        s2.setName("多利的儿子");
        System.out.println(s2);
        System.out.println(s2.getName() + ":" + s2.getBirthDay());
    }
}

这样执行下来的结果是

原型模式[email protected]
多利:Fri Jan 02 18:17:25 CST 1970
原型模式[email protected]
多利的儿子:Sun Jan 04 01:04:03 CST 1970

说明已经不是一个类了，但是里面的参数是一样的（除了自己修改的），这样就能快速的得到一个新的对象，而不是通过new方法。

但是这里会有一个问题，就是浅拷贝和深拷贝的问题，这里是一个浅拷贝，也就是s1和s2使用的一个Date对象，他们复制的时候，复制的是引用，指向的地址还是一样的。如果调用改成这样：

 1 public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
 2         Date date = new Date(123445543L);
 3         Ship s1 = new Ship("多利", date);
 4         Ship s2 = (Ship)s1.clone();
 5         
 6         date.setTime(234243234L);
 7         System.out.println(s1);
 8         System.out.println(s1.getName() + ":" + s1.getBirthDay());
 9         
10         s2.setName("多利的儿子");
11         System.out.println(s2);
12         System.out.println(s2.getName() + ":" + s2.getBirthDay());
13     }

输出是这样的：

1 原型模式[email protected]
2 多利:Sun Jan 04 01:04:03 CST 1970
3 原型模式[email protected]
4 多利的儿子:Sun Jan 04 01:04:03 CST 1970

通过这两个调用就可以看出来这是一个浅拷贝。我们下面看一下深拷贝是这么完成的。

1 public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
2         Object o = super.clone();
3         
4         //添加如下代码实现深复制(deep Clone)
5         Ship s = (Ship)o;
6         s.setBirthDay((Date)this.birthDay.clone());//把属性也进行克隆！
7         
8         return o;
9     }

改变clone方法，添加了两行代码，再来看一下结果

1 原型模式[email protected]
2 多利:Sun Jan 04 01:04:03 CST 1970
3 原型模式[email protected]
4 多利的儿子:Fri Jan 02 18:17:25 CST 1970

两个时间已经不同了，说明在给s1设置时间的时候，没有对s2的Date对象改变，也就是s2和s1的Date指向的是不同的内容。这就实现了深拷贝。

其实关于深拷贝的方法还可以使用序列化来实现，要想让我们的类（Ship类）可以序列化，必须继承Serializable接口。我们来看一下

 1 public class Main2 {
 2     public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, IOException, ClassNotFoundException {
 3         Date date = new Date(123445543L);
 4         Ship s1 = new Ship("多利", date);
 5                 
 6         ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
 7         ObjectOutputStream      oos = new ObjectOutputStream(bos);
 8         oos.writeObject(s1);
 9         byte[] bytes = bos.toByteArray();
10         
11         ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bytes);
12         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
13             
14         Ship s2 = (Ship) ois.readObject();
15         
16         date.setTime(234243234L);
17         System.out.println(s1);
18         System.out.println(s1.getName() + ":" + s1.getBirthDay());
19         
20         s2.setName("多利的儿子");
21         System.out.println(s2);
22         System.out.println(s2.getName() + ":" + s2.getBirthDay());
23     }
24 }

上面的代码使用序列化将s1对象保存在了byte数组中，然后将byte数组的数据反序列化得到对象赋值给s2。改变了s1的时间之后，s2的时间并没有发生变化，说明这是一个深复制的过程。

最后说一下原型模式的意义是什么呢？其实为了解决构造函数非常复杂，构造需要很长时间的时候，我们可以使用原型模式节省大量的时间。如果我们在一个类的构造函数里面设置一个Sleep（10），构造1000次（表示这个构造函数非常复杂）。使用一般的new和我们的原型模式产生新的对象来进行比较的话，会发现原型模式非常快，而一般的new非常的慢。

除此之外，在Spring中，构造函数的方法只有两种，一个是单例，一个是原型模式。在工厂模式中，不是用new生产对象（单例还是需要new的），是用原型模式更快的构建对象。