• Java设计模式—原型模式



    原型设计模式是一种比较简单的设计模式,在项目中使用的场景非常多。

    个人理解:

    原型模式实现了对Java中某个对象的克隆功能,即该对象的类必须implements实现Cloneable接口来标识为可被克隆,然后需要覆写Object类的clone( )方法。

    简单点说就是:实现一个接口重写一个方法就可以实现原型模式。


    定义: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。


    通用类图如下所示:



    原型模式的核心是一个clone方法,通过该方法进行对象的拷贝,Java提供了一个Cloneable接口来标示这个对象是可拷贝的,为什么说是“标示”呢?翻开JDK的帮助看看Cloneable是一个方法都没有的,这个接口只是一个标记作用,在JVM中具有这个标记的对象才有可能被拷贝。那怎么才能从“有可能被拷贝”转换为“可以被拷贝”呢?方法是覆盖clone()方法,是的,你没有看错是重写clone()方法。


    通用源代码也相当简单如下:

    public class PrototypeClass  implements Cloneable{
         //覆写父类Object方法
         @Override
         public PrototypeClass clone(){
                 PrototypeClass prototypeClass = null;
                 try {
                        prototypeClass = (PrototypeClass)super.clone();
                 } catch (CloneNotSupportedException e) {
                        //异常处理
                 }
                 return prototypeClass;
         }
    }



    优点:

    ● 性能优良

    原型模式是在内存二进制流的拷贝,要比直接new一个对象性能好很多,特别是要在一个循环体内产生大量的对象时,原型模式可以更好地体现其优点。

    ● 逃避构造函数的约束

    这既是它的优点也是缺点,直接在内存中拷贝,构造函数是不会执行的。优点就是减少了约束,缺点也是减少了约束,需要大家在实际应用时考虑。


    原型模式的使用场景


    ● 资源优化场景

    类初始化需要消化非常多的资源,这个资源包括数据、硬件资源等。

    ● 性能和安全要求的场景

    通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限,则可以使用原型模式。

    ● 一个对象多个修改者的场景

    一个对象需要提供给其他对象访问,而且各个调用者可能都需要修改其值时,可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。在实际项目中,原型模式很少单独出现,一般是和工厂方法模式一起出现,通过clone的方法创建一个对象,然后由工厂方法提供给调用者。原型模式已经与Java融为一体,大家可以随手拿来使用。



    原型模式的注意事项:

    1、当使用克隆来创建对象的时候,构造函数不会被执行。

    2、原型模式其实就是一种拷贝机制,分为浅拷贝和深拷贝两种机制。

    (1)浅拷贝机制:

    public class Thing implements Cloneable{
        //定义一个私有变量
        private ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
        @Override
        public Thing clone(){
                Thing thing=null;
                try {
                       thing = (Thing)super.clone();
                } catch (CloneNotSupportedException e) {
                       e.printStackTrace();
                }
                return thing;
        }
        //设置HashMap的值
        public void setValue(String value){
                this.arrayList.add(value);
        }
        //取得arrayList的值
        public ArrayList<String> getValue(){
                return this.arrayList;
        }
    }
    
    //测试类
    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
                //产生一个对象
                Thing thing = new Thing();
                //设置一个值
                thing.setValue("张三");
                //拷贝一个对象
                Thing cloneThing = thing.clone();
                cloneThing.setValue("李四");
                System.out.println(thing.getValue());
        }
    }

    在Thing类中增加一个私有变量array Lis,类型为Array List,然后通过setValue和getValue分别进行设置和取值,输出结果为:[ 张三,李四 ]

    原因:是因为Java做了一个偷懒的拷贝动作,Object类提供的方法clone只是拷贝本对象,其对象内部的数组、引用对象等都不拷贝,还是指向原生对象的内部元素地址,这种拷贝就叫做浅拷贝。确实是非常浅,两个对象共享了一个私有变量,你改我改大家都能改,是一种非常不安全的方式。


    (2)深拷贝机制:

    public class Thing implements Cloneable{
        //定义一个私有变量
        private ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
        @Override
        public Thing clone(){
                Thing thing=null;
                try {
                       thing = (Thing)super.clone();
                       thing.arrayList = (ArrayList<String>)this.arrayList.clone();
                } catch (CloneNotSupportedException e) {
                       e.printStackTrace();
                }
                return thing;
        }
    }

    输出结果为:[ 张三 ]

    要实现深拷贝,则需要对对私有的类变量进行独立的拷贝。这样拷贝的对象和原对象没有任何关系,你修改你的,我修改我的。实际项目中用这种深拷贝机制。


    3、要使用clone方法,类的成员变量上不要增加final关键字。

    你都final了,还怎么重新赋值?








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