03 原型模式(prototype)
1 克隆羊问题
现在有一只羊tom,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。
2 传统方式解决
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思路
classDiagram Client ..> Sheep : 依赖 class Client{ } class Sheep{ name String age int }new十只羊出来。
3 传统方式优缺点
- 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
4 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
5 原型模式
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原型模式(Prototype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
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原型模式是一种创建型设计模式,允许一个对象再创建另外一个可定制的对象,无需知道如何创建的细节
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工作原理是:通过将一个原型对象传给要发动创建的对象,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
object.clone()
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原理结构图类图
classDiagram ConcretePrototype1 ..|> Prototype ConcretePrototype2 ..|> Prototype Client ..> Prototype class Client{ } class Prototype{ +Clone() } class ConcretePrototype1{ +Clone() } class ConcretePrototype2{ +Clone() }原理结构图说明
Prototype
:原型类,声明一个克隆自己的接口ConcretePrototype
:具体的原型类,实现一个克隆自己的操作Client
:让一个原型对象克隆自己,从而创建一个新的对象(属性一样)
6 浅拷贝
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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。
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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。
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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。
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浅拷贝是使用默认的clone()方法来实现的。
sheep = (Sheep)super.clone();
7 深拷贝
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复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
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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。
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深拷贝实现方式
- 重写clone方法来实现深拷贝。
- 通过对象序列化实现深拷贝(推荐)
//DeepPrototyped的引用类型 class DeepCloneTarget implements Serializable, Cloneable { private static final long serialVersionUID = 1L; private String cloneName; private String cloneClass; //构造器 public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass){ this.cloncName = cloncName; 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 clonc() throws CloncNotSupportedException { return super.clone(); } ) class DeepPrototype{ public String name; // String属性 public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型 public DeepProtoType( { super(); } //深拷贝-方式1使用clone方法 @override protected 0bject clone() throws cloneNotSupportedException { object deep = null; //这里完成对基本数据类型(属性)和String的克隆deep = super.clone(); DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep; //对引用类型的属性,进行单独处理 deepProtoType.deepcloneableTarget = (DeepCloneableTarget)deepCloneableTarget.clone(); return deepProtoType; } //深拷贝-方式2通过对象的序列化实现(推荐) public 0bject 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); //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 copyObject = (DeepPrototype)ois.readObject(); return copyObject; } catch(Exception e){ e.printStackTrace(); return null; } finally{ try{ bos.close(); oos.close(); bis.close(); ois.close(); } catch(Exception e2){ e.printStackTrace(); } } }
8 原型模式在Spring框架中应用
原型Bean的创建,就是原型模式的应用
9 注意事项
- 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
- 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。