设计模式之原型模式——复制建立对象实例

有一段时间没看书了，之前去参加了一个省上的比赛，马马虎虎吧……得了一个二等奖。不过感觉现在的比赛都有点水啊~哎，废话不多说，切入正题。

当我们在建立一些对象实例时，通常会使用new 关键字来进行实例化。

但有时候不靠指定类名的方式就能产生对象实例，此时不使用类来建立对象实例，而是复制对象实例另建一个新的对象实例。

通常这种需求发生在以下几种情况：

1. 种类过多不方便整理成类时
2. 不容易利用类产生对象实例时
3. 希望把框架和所产生的对象示例分开时

下面我们用一个例子来看看。

需要创建五个JAVA文件：

Product.java、Manager.java、MessageBox.java、UnderlinePen.java、Main.java

我们一个一个来：

Product.java：

package framework;

public interface Product extends Cloneable{
    public abstract void use(String s);
    public abstract Product ctrateClone();

}

Manager.java:

package framework;

import java.util.Hashtable;

public class Manager {
    private Hashtable showcase=new Hashtable();
    
    public void register(String name,Product proto)
    {
        showcase.put(name, proto);
    }
    
    public Product create(String protoname){
        Product p=(Product) showcase.get(protoname);
        return p.ctrateClone();
    }

}

MessageBox.java:

package Main;

import framework.Product;

public class MessageBox implements Product {
    private char decochar;

    public MessageBox(char decochar) {
        this.decochar = decochar;
    }

    public void use(String s) {
        int lenth = s.getBytes().length;
        for (int i = 0; i < lenth + 4; i++) {
            System.out.print(decochar);
        }
        System.out.println("");
        System.out.println(decochar + " " + s + " " + decochar);
        for (int i = 0; i < lenth + 4; i++) {
            System.out.print(decochar);
        }
        System.out.println(" ");

    }

    public Product ctrateClone() {
        Product p=null;
        try {
            p=(Product) clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return p;
    }

}

UnderlinePen.java:

package Main;

import framework.Product;

public class UnderlinePen implements Product {
    private char ulchar;
    
    public UnderlinePen(char ulchar){
        this.ulchar=ulchar;
    }

    public void use(String s) {
        int lenth = s.getBytes().length;
        System.out.println(""" + " " + s + " " + """);
        System.out.println("");
        
        for (int i = 0; i < lenth ; i++) {
            System.out.print(ulchar);
        }
        System.out.println(" ");

    }

    public Product ctrateClone() {
        Product p=null;
        try {
            p=(Product) clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return p;
    }

}

Main.java:

package Main;

import framework.Manager;
import framework.Product;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        //预备阶段
        Manager manager=new Manager();
        UnderlinePen upen =new UnderlinePen('~');
        MessageBox mbox=new MessageBox('*');
        MessageBox sbox=new MessageBox('/');
        manager.register("strong message",upen);
        manager.register("warning box",mbox);
        manager.register("slash box",sbox);
        
        //实现产生
        Product p1=manager.create("strong message");
        p1.use("何权利");
        Product p2=manager.create("warning box");
        p2.use("任贵权");
        Product p3=manager.create("slash box");
        p3.use("涂俊");

    }

}

运行程序可看到一下结果：

原型模式的优点及适用场景

       使用原型模式创建对象比直接new一个对象在性能上要好的多，因为Object类的clone方法是一个本地方法，它直接操作内存中的二进制流，特别是复制大对象时，性能的差别非常明显。

       使用原型模式的另一个好处是简化对象的创建，使得创建对象就像我们在编辑文档时的复制粘贴一样简单。

       因为以上优点，所以在需要重复地创建相似对象时可以考虑使用原型模式。比如需要在一个循环体内创建对象，假如对象创建过程比较复杂或者循环次数很多的话，使用原型模式不但可以简化创建过程，而且可以使系统的整体性能提高很多。

原型模式的注意事项

• 使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法。因为对象的复制是通过调用Object类的clone方法来完成的，它直接在内存中复制数据，因此不会调用到类的构造方法。不但构造方法中的代码不会执行，甚至连访问权限都对原型模式无效。还记得单例模式吗？单例模式中，只要将构造方法的访问权限设置为private型，就可以实现单例。但是clone方法直接无视构造方法的权限，所以，单例模式与原型模式是冲突的，在使用时要特别注意。
• 深拷贝与浅拷贝。Object类的clone方法只会拷贝对象中的基本的数据类型，对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝，这就是浅拷贝。如果要实现深拷贝，必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝。

PS：深拷贝与浅拷贝问题中，会发生深拷贝的有java中的8中基本类型以及他们的封装类型，另外还有String类型。其余的都是浅拷贝。

　　 深拷贝与浅拷贝的区别：简单的来说就是，在有指针的情况下，浅拷贝只是增加了一个指针指向已经存在的内存，而深拷贝就是增加一个指针并且申请一个新的内存，使这个　　　增加的指针指向这个新的内存，采用深拷贝的情况下，释放内存的时候就不会出现在浅拷贝时重复释放同一内存的错误！