Java 中的原型模式 - clone() 方法

Posted 2023-02-22

【中文标题】Java 中的原型模式 - clone() 方法

【英文标题】：Prototype Pattern in Java - the clone() method

【发布时间】：2013-06-16 17:03:42

【问题描述】：

所以，我一直在阅读设计模式，而原型模式让我感到困惑。我相信使用它的要点之一是避免使用 new 运算符。那我看这个例子：

http://sourcemaking.com/design_patterns/prototype/java/1

首先，他们的 Prototype 想法实现了一个 clone() 方法，这很奇怪。***还说我需要一个纯虚拟方法克隆来由子类实现（为什么？）。 Java 不是已经提供了这样的方法，完全按照我们的需要（即创建对象的副本而不是从头开始实例化它）吗？其次，clone方法调用操作符new！这个例子肯定是错的吗？ （在那种情况下，我应该在其他地方学习设计模式，嗯？）。有人可以判断这个更正是否正确吗？：

static class Tom implements Cloneable implements Xyz 
    public Xyz    cloan()    
      return Tom.clone(); //instead of new I use clone() from Interface Cloneable
    
    public String toString() 
      return "ttt";
    
   

感谢任何澄清。

【问题讨论】：

"I use clone() from Interface Cloneable" 接口Cloneable中没有clone()

【参考方案1】：

设计模式只是一种表示软件如何以可重现方式编写的方式。实际上有不同的句法方法来实现相同的目标。

因此，原型模式只是一种使用主副本来实现某些覆盖功能的方法。在 Java 中有几种方法可以做到这一点（我也相信其他语言）。这是一个使用“new”关键字的方法，它基于使用接口作为实现具体类的契约。然后单个方法采用接口的具体实现并执行相同的操作：

// software contract
interface Shape  
   public void draw();
 
// concrete implementations
class Line implements Shape 
   public void draw() 
      System.out.println("line");
   

class Square implements Shape 
   public void draw() 
      System.out.println("square");
   

...
class Painting 
   public static void main (String[] args) 
      Shape s1 = new Line ();
      Shape s2 = new Square ();
      ...
      paint (s1);
      paint (s2);
      ...
   
   // single method executes against the software contract as a prototype
   static void paint (Shape s) 
      s.draw ();
   

您可以在http://www.javacamp.org/designPattern/prototype.html 阅读更多信息或查看main Design Pattern site。那里提供了完整的信息，并附有参考资料。

【讨论】：

乍一看，这个实现更像我所期待的。感谢您指出。我知道实现模式的细节可能会有所不同，但我仍然觉得我链接的那个有问题（可能还有***？）。

【参考方案2】：

原型模式的想法是拥有一个蓝图/模板，您可以从中生成实例。这不仅仅是“避免在 Java 中使用 new”

如果你在 Java 中实现原型模式，那么可以通过 Object 类重写现有的 clone() 方法，无需创建新方法。 （还需要实现 Clonable 接口，否则会出现异常）

举个例子：

// Student class implements Clonable
Student rookieStudentPrototype = new Student();
rookieStudentPrototype.setStatus("Rookie");
rookieStudentPrototype.setYear(1);

// By using prototype pattern here we don't need to re-set status and
// year, only the name. Status and year already copied by clone
Student tom = rookieStudentPrototype.clone();
tom.setName("Tom");

Student sarah = rookieStudentPrototype.clone();
sarah.setName("Sarah");

【讨论】：

"利用 Cloneable 接口中现有的 clone() 方法" Cloneable 接口中没有 clone() 方法

如果您到处使用克隆方法到处乱跑，您可能会遇到一些讨厌的问题。在现实生活中，您必须决定是要进行深层克隆还是浅层克隆。克隆 List 实现或二维数组呢？上面是一个非常简单的例子。通常，更好的方法是有效处理这些情况的复制构造函数。 In Effective Java, Josh Bloch says the Cloneable interface is severely broken.

【参考方案3】：

你链接的例子是正确的，你的代码

return Tom.clone();

不会编译，因为clone() 不是静态方法。

克隆并不是要避免使用new 运算符，而是创建一个与被克隆对象具有相同状态（其成员字段的值）的新实例。因此，clone() 不是静态的，而是一个实例方法，因此您可以创建一个反映 clone() 的对象状态的新实例（并且使用 new 不是问题）调用。

只是您的示例类（如 Tom）非常简单（没有状态），clone() 方法所做的只是实例化一个 new 实例。如果它有更复杂的状态（比如对象的ArrayList），clone() 方法也必须对ArrayList 进行深层复制。

要详细说明您的示例类之一，假设Tom 有一些实例状态。现在，clone() 还必须确保返回的副本与当前副本的状态相匹配。

static class Tom implements Xyz 

    private String name;

    public Tom() 
      this.name = "Tom"; // some state
    

    public Xyz clone()    
      Tom t = new Tom();
      t.setName(getName()); // copy current state
      return t;
    

   public String toString() 
      return getName();
    

   public String getName() 
      return name;
    

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

【讨论】：

你的意思是，如果该类有一个 ArrayList（或任何其他属性），我的克隆（或 cloan()，在我的例子中）方法将创建一个“new Tom()”，然后继续将存储在原型中的属性值复制到新对象上？如果是这样，我明白了，问题是这个例子并没有很好地突出原型的有用性。谢谢！

是的，我就是这个意思。我还添加了一个示例来强调这一点。

【参考方案4】：

你也可以使用 Spring 框架 org.springframework.beans.BeanUtils 提供的 BeanUtils.copyProperties 方法来做同样的事情；

【参考方案5】：

原型实际上 “不” 保存对 new 运算符的调用。它只是通过调用所谓的clone 来简化非敏感属性的浅拷贝。例如，

1) 你有UserAccount，它有一个主要用户和链接的用户详细信息

2) UserAccount 也有它的 PK 叫 userAccountId。

当您将所有UserAccount 对象放在一个集合中时，您当然希望userAccountId 有所不同。但是您仍然需要为您拥有的每个链接致电new UserAccount。否则，您最终将修改一个对象 100 次，期望得到 100 件东西作为回报。此外，如果您根据属性的敏感性将此 UserAccount 作为组合（而不是聚合），您可能还需要对它们调用 new。

例如，如果 UserAccount 有 Person 对象（并且如果 'Person' 有它自己的组合），您必须调用 new 以确保它们的引用设置正确。