重学设计模式(三、设计模式-原型模式)
1、原型模式
1.1、什么是原型模式
定义:原型设计模式是创建模式的一种,因此它提供了一种对象创建机制。它允许用一个已经创建的实例作为原型,通过复制该原型对象来创建一个和原型相同或相似的新对象。
提问:假设你有一个对象,并且想要创建它的一个副本,你会怎么做?
聪明的你很快就会想到克隆,克隆比我们直接去new一个对象要更加优良。Java 中的 Object 类提供了浅克隆的 clone() 方法,具体原型类只要实现 Cloneable 接口就可实现对象的克隆。Cloneable 只是一个标志接口而已,用来标志该类是否有克隆功能,这么设计也是历史的选择。Joshua Bloch认为克隆数组很快,但是java的Cloneable并不是一个完美的设计。
原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆,也叫浅拷贝和深拷贝。
1)浅拷贝:就是尽可能的少复制。它是对“主”对象的拷贝,它不会拷贝“主”对象深层次的可变对象,只做第一层的拷贝。深层次的可变对象会受影响。
2)深拷贝:就是复制一切。深拷贝相比于浅拷贝速度慢并且开销大,但是拷贝前后两个对象互不影响。
使用对象属性的浅拷贝还是深拷贝取决于需求及其设计决策。
//java ArrayList 中就有clone的实现,重写了clone方法,这是一个浅拷贝,也就是ArrayList如果是可变对象,那赋值的也只是引用
public Object clone() {try {ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone();v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);v.modCount = 0;return v;} catch (CloneNotSupportedException e) {// this shouldn't happen, since we are Cloneablethrow new InternalError();}
}
1.2、模式的优缺点
优点
java提供了对象的clone方法,比直接new一个对象更加优良。比如:比如我们有一个从数据库加载数据的对象。现在我们需要在我们的程序中多次修改这些数据,所以使用new
关键字创建对象并再次从数据库中加载所有数据并不是一个好主意。
更方便的处理复杂的对象,获得继承的替代方案。
缺点
克隆深层次引用的复杂对象比较麻烦。
克隆方法位于类的内部,对已有类的改造需要修改代码,违背了开闭原则。
1.3、创建的方式
我们先来看一个案例:在学生时代,我们都梦想着拿各种奖项,每当自己拿到荣誉证书都非常开心。这种证书一般都格式比较固定。比如:
按这种模板来的话,其他信息几乎一致。只有名称需要改动。这时候我们用原型模式是非常方便的。
public class prototypeDemo {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Diploma dma = new Diploma("张三", "一", "Oracle", "10", "10");System.out.println(dma.toString());//原型模式,提供一个clone方法,只需要改变名称,其他完全一致!Diploma dma2 = (Diploma) dma.clone();dma2.setName("李四");System.out.println(dma2.toString());}
}//奖状模板
class Diploma implements Cloneable{String name; //姓名String term; //学期String school; //学校String month; //颁发月份String date; //颁发日期public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Diploma(String name,String term,String school,String month,String date){this.name = name;this.term = term;this.school = school;this.month = month;this.date = date;}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return (Diploma)super.clone();}@Overridepublic String toString() {StringBuffer sb = new StringBuffer();sb.append(this.name+"_同学:\n");sb.append(" 在2020-2021年度第"+this.term+"学期,因平时与同学团结友爱、对学习认\n");sb.append("真努力、对老师尊师守纪,经所有同学与老师的认证,被评为:\n");sb.append(" 三好学生\n");sb.append("\n特发次奖,以兹鼓励\n");sb.append(" "+this.school+"中心学校\n");sb.append(" "+" 二零二零年"+this.month+"月"+this.date+"日");return sb.toString();}}
案例效果:
对于浅拷贝,使用clone方式还是比较方便的,虽然clone方法可以自己完成深拷贝,但是比较麻烦。有了序列化之后,使用序列化做深拷贝更简单。
1.4、总结及建议
原型模式的应用场景:
1)创建对象成本比较大(比如:初始化时间比较长,占用太多的CPU资源等),新的对象可以通过原型模式对已有对象进行赋值来获取,如果相似对象,则可以对其成员变量稍作修改即可。
2)系统想保存对象的状态,而对象的状态变化很小,或者对象占用内存较少的,可以使用原型模式配合备忘录模式来实现。
3)逃避构造函数的约束。
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