结构型设计模式——原型模式

编程入门行业动态更新时间:2024-10-09 23:14:53

结构型设计<a href=https://www.elefans.com/category/jswz/34/1771241.html style= 模式——原型模式"/>

结构型设计模式——原型模式

摘要

本文主要分析设计模式 - 原型模式(Prototype)，使用原型实例指定要创建对象的类型，通过复制这个原型来创建新对象。

一、原型模式意图

使用原型实例指定要创建对象的类型，通过复制这个原型来创建新对象。原型模式（Prototype）是一种创建型设计模式，使你能够复制已有对象，而又无需使代码依赖它们所属的类。

原型模式主要用于对象的复制，它的核心是就是类图中的原型类 Prototype。Prototype 类需要具备以下两个条件：

实现 Cloneable 接口。在 java 语言有一个 Cloneable 接口，它的作用只有一个，就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用 clone 方法。在 java 虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出 CloneNotSupportedException 异常。
重写 Object 类中的 clone 方法。Java 中，所有类的父类都是 Object 类，Object 类中有一个 clone 方法，作用是返回对象的一个拷贝，但是其作用域 protected 类型的，一般的类无法调用，因此，Prototype 类需要将 clone 方法的作用域修改为 public 类型。

二、原型模式场景

如果你需要复制一些对象，同时又希望代码独立于这些对象所属的具体类，可以使用原型模式。
如果子类的区别仅在于其对象的初始化方式，那么你可以使用该模式来减少子类的数量。别人创建这些子类的目的可能是为了创建特定类型的对象。

三、原型模式类图

四、原型模式实现

public abstract class Prototype {abstract Prototype myClone();
}

public class ConcretePrototype extends Prototype {private String filed;public ConcretePrototype(String filed) {this.filed = filed;}@OverridePrototype myClone() {return new ConcretePrototype(filed);}@Overridepublic String toString() {return filed;}
}

public class Client {public static void main(String[] args) {Prototype prototype = new ConcretePrototype("abc");Prototype clone = prototype.myClone();System.out.println(clone.toString());}
}

五、原型模式开源示例

Spring 框架中，创建ApplicationContext时，使用的getBean方法中使用到了原型模式

六、浅拷贝与深拷贝

5.1 浅拷贝原理

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();

5.2 深拷贝原理

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

package com.zhuangxiaoyan.designpattern.clonemodel;import org.junit.Test;
import java.io.*;class DeepClonableTarget implements Serializable, Cloneable {private String cloneName;private String cloneClass;public DeepClonableTarget(String cloneName, String cloneClass) {this.cloneName = cloneName;this.cloneClass = cloneClass;}public String getCloneName() {return cloneName;}public void setCloneName(String cloneName) {this.cloneName = cloneName;}public String getCloneClass() {return cloneClass;}public void setCloneClass(String cloneClass) {this.cloneClass = cloneClass;}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
}/*** @description 重写 clone 方法来实现深拷贝* @param: null* @date: 2022/3/27 9:48* @return:* @author: xjl
*/
class DeepPrototype implements Serializable, Cloneable {private String name;private DeepClonableTarget deepClonableTarget;public DeepPrototype() {}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public DeepClonableTarget getDeepClonableTarget() {return deepClonableTarget;}public void setDeepClonableTarget(DeepClonableTarget deepClonableTarget) {this.deepClonableTarget = deepClonableTarget;}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {//基本数据类型拷贝Object object = super.clone();//引用类型拷贝DeepPrototype deepPrototype = (DeepPrototype) object;deepPrototype.deepClonableTarget = (DeepClonableTarget) deepClonableTarget.clone();return object;}
}/*** @description 深拷贝方式 通过对象序列化实现深拷贝* @param: null* @date: 2022/3/27 9:41* @return:* @author: xjl*/
class DeepPrototypeV2 implements Serializable, Cloneable {private String name;private DeepClonableTarget deepClonableTarget;public DeepPrototypeV2() {}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public DeepClonableTarget getDeepClonableTarget() {return deepClonableTarget;}public void setDeepClonableTarget(DeepClonableTarget deepClonableTarget) {this.deepClonableTarget = deepClonableTarget;}/*** @description 通过对象序列化实现深拷贝* @param:* @date: 2022/3/27 9:55* @return: com.zhuangxiaoyan.designpattern.clonemodel.DeepPrototype* @author: xjl*/public DeepPrototypeV2 deepClone() {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);// 反序列化bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());ois = new ObjectInputStream(bis);return (DeepPrototypeV2) ois.readObject();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();return null;} finally {try {if (ois != null) {ois.close();}if (bis != null) {bis.close();}if (oos != null) {oos.close();}if (bos != null) {bos.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
}/*** @Classname DeepTestDemo* @Description* @Date 2022/3/27 9:38* @Created by xjl*/
public class DeepTestDemo {@Testpublic void testv1() throws CloneNotSupportedException {DeepPrototype prototype = new DeepPrototype();prototype.setName("庄小焱");prototype.setDeepClonableTarget(new DeepClonableTarget("及时雨", "及时雨的类"));DeepPrototype clone1 = (DeepPrototype) prototype.clone();DeepPrototype clone2 = (DeepPrototype) prototype.clone();DeepPrototype clone3 = (DeepPrototype) prototype.clone();DeepPrototype clone4 = (DeepPrototype) prototype.clone();DeepPrototype clone5 = (DeepPrototype) prototype.clone();System.out.println(prototype.getName() + ", " + prototype.getDeepClonableTarget().hashCode()); // 庄小焱, 1554874502System.out.println(clone1.getName() + ", " + clone1.getDeepClonableTarget().hashCode()); // 庄小焱, 1846274136System.out.println(clone2.getName() + ", " + clone2.getDeepClonableTarget().hashCode()); // 庄小焱, 1639705018System.out.println(clone3.getName() + ", " + clone3.getDeepClonableTarget().hashCode()); // 庄小焱, 1627674070System.out.println(clone4.getName() + ", " + clone4.getDeepClonableTarget().hashCode()); // 庄小焱, 1360875712System.out.println(clone5.getName() + ", " + clone5.getDeepClonableTarget().hashCode()); // 庄小焱, 1625635731}@Testpublic void testv2() throws CloneNotSupportedException {DeepPrototypeV2 prototypev2 = new DeepPrototypeV2();prototypev2.setName("庄小焱");prototypev2.setDeepClonableTarget(new DeepClonableTarget("zhuangxiaoyan", "yatou"));DeepPrototypeV2 clone1 = prototypev2.deepClone();DeepPrototypeV2 clone2 = prototypev2.deepClone();DeepPrototypeV2 clone3 = prototypev2.deepClone();DeepPrototypeV2 clone4 = prototypev2.deepClone();DeepPrototypeV2 clone5 = prototypev2.deepClone();System.out.println(prototypev2.getName() + ", " + prototypev2.getDeepClonableTarget().hashCode()); // 庄小焱,644117698System.out.println(clone1.getName() + ", " + clone1.getDeepClonableTarget().hashCode());           // 庄小焱, 317574433System.out.println(clone2.getName() + ", " + clone2.getDeepClonableTarget().hashCode());           // 庄小焱, 885284298System.out.println(clone3.getName() + ", " + clone3.getDeepClonableTarget().hashCode());           // 庄小焱, 1389133897System.out.println(clone4.getName() + ", " + clone4.getDeepClonableTarget().hashCode());           // 庄小焱, 1534030866System.out.println(clone5.getName() + ", " + clone5.getDeepClonableTarget().hashCode());           // 庄小焱, 664223387}
}

方式1和方式2对比