Java設計模式:原型模式

作者:網絡 | 發布時間:2020年10月30日 | 閱讀:800

定義:用原型實例指定創建對象的種類,并通過拷貝這些原型創建新的對象。

類型:創建類模式

類圖:

builder-pattern

原型模式主要用于對象的複制,它的核心是就是類圖中(zhōng)的原型類Prototype。Prototype類需要具備以下(xià)兩個條件:

  • 實現Cloneable接口。在java語言有一(yī)個Cloneable接口,它的作用隻有一(yī)個,就是在運行時通知(zhī)虛拟機可以安全地在實現了此接口的類上使用clone方法。在java虛拟機中(zhōng),隻有實現了這個接口的類才可以被拷貝,否則在運行時會抛出CloneNotSupportedException異常。

  • 重寫Object類中(zhōng)的clone方法。Java中(zhōng),所有類的父類都是Object類,Object類中(zhōng)有一(yī)個clone方法,作用是返回對象的一(yī)個拷貝,但是其作用域protected類型的,一(yī)般的類無法調用,因此,Prototype類需要将clone方法的作用域修改爲public類型。

原型模式是一(yī)種比較簡單的模式,也非常容易理解,實現一(yī)個接口,重寫一(yī)個方法即完成了原型模式。在實際應用中(zhōng),原型模式很少單獨出現。經常與其他模式混用,他的原型類Prototype也常用抽象類來替代。

實現代碼:

    class Prototype implements Cloneable {
        public Prototype clone(){
            Prototype prototype = null;
            try{
                prototype = (Prototype)super.clone();
            }catch(CloneNotSupportedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            return prototype;
        }
    }

    class ConcretePrototype extends Prototype{
        public void show(){
            System.out.println("原型模式實現類");
        }
    }

    public class Client {
        public static void main(String[] args){
            ConcretePrototype cp = new ConcretePrototype();
            for(int i=0; i< 10; i++){
                ConcretePrototype clonecp = (ConcretePrototype)cp.clone();
                clonecp.show();
            }
        }
    }

原型模式的優點及适用場景

使用原型模式創建對象比直接new一(yī)個對象在性能上要好的多,因爲Object類的clone方法是一(yī)個本地方法,它直接操作内存中(zhōng)的二進制流,特别是複制大(dà)對象時,性能的差别非常明顯。

使用原型模式的另一(yī)個好處是簡化對象的創建,使得創建對象就像我(wǒ)們在編輯文檔時的複制粘貼一(yī)樣簡單。

因爲以上優點,所以在需要重複地創建相似對象時可以考慮使用原型模式。比如需要在一(yī)個循環體(tǐ)内創建對象,假如對象創建過程比較複雜(zá)或者循環次數很多的話(huà),使用原型模式不但可以簡化創建過程,而且可以使系統的整體(tǐ)性能提高很多。

原型模式的注意事項

  • 使用原型模式複制對象不會調用類的構造方法。因爲對象的複制是通過調用Object類的clone方法來完成的,它直接在内存中(zhōng)複制數據,因此不會調用到類的構造方法。不但構造方法中(zhōng)的代碼不會執行,甚至連訪問權限都對原型模式無效。還記得單例模式嗎(ma)?單例模式中(zhōng),隻要将構造方法的訪問權限設置爲private型,就可以實現單例。但是clone方法直接無視構造方法的權限,所以,單例模式與原型模式是沖突的,在使用時要特别注意。

  • 深拷貝與淺拷貝。Object類的clone方法隻會拷貝對象中(zhōng)的基本的數據類型,對于數組、容器對象、引用對象等都不會拷貝,這就是淺拷貝。如果要實現深拷貝,必須将原型模式中(zhōng)的數組、容器對象、引用對象等另行拷貝。例如:

    public class Prototype implements Cloneable {
        private ArrayList list = new ArrayList();
        public Prototype clone(){
            Prototype prototype = null;
            try{
                prototype = (Prototype)super.clone();
                prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();
            }catch(CloneNotSupportedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            return prototype;
        }
    }

由于ArrayList不是基本類型,所以成員(yuán)變量list,不會被拷貝,需要我(wǒ)們自己實現深拷貝,幸運的是java提供的大(dà)部分(fēn)的容器類都實現了Cloneable接口。所以實現深拷貝并不是特别困難。

PS:深拷貝與淺拷貝問題中(zhōng),會發生(shēng)深拷貝的有java中(zhōng)的8中(zhōng)基本類型以及他們的封裝類型,另外(wài)還有String類型。其餘的都是淺拷貝。

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