Java设计模式之原型模式(五)

    技术2025-10-17  14

    一、原型模式

    传统的方式的优缺点:

    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。改进的思路分析。

    原型模式-基本介绍:

    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。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。工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象,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 对象.clone()。形象的理解:孙大圣拔出猴毛, 变出其它孙大圣。 (1) Prototype : 原型类,声明一个克隆自己的接口 (2) ConcretePrototype: 具体的原型类, 实现一个克隆自己的操作 (3) 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) package com.atguigu.prototype.improve; public class Sheep implements Cloneable { private String name; private int age; private String color; public Sheep(String name, int age, String color) { this.name = name; this.age = age; this.color = color; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public String getColor() { return color; } public void setColor(String color) { this.color = color; } //克隆该实例,使用默认克隆方法完成 @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { Sheep sheep=null; try{ sheep= (Sheep) super.clone(); }catch (Exception e){ System.out.println(e.getMessage()); } return sheep; } @Override public String toString() { return "Sheep{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + ", color='" + color + '\'' + '}'; } } package com.atguigu.prototype.improve; //原型模式 public class Client { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { Sheep sheep=new Sheep("tom",1,"白色"); Sheep sheep2 =(Sheep) sheep.clone(); Sheep sheep3 =(Sheep) sheep.clone(); Sheep sheep4 =(Sheep) sheep.clone(); System.out.println(sheep); System.out.println(sheep2); System.out.println(sheep3); System.out.println(sheep4); } }

    二、深拷贝与浅拷贝

    浅拷贝的介绍:

    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。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。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。前面我们克隆羊就是浅拷贝。浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现。 sheep = (Sheep) super.clone();

    深拷贝基本介绍:

    复制对象的所有基本数据类型的成员变量值。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。深拷贝实现方式1:重写clone方法来实现深拷贝。深拷贝实现方式2:通过对象序列化实现深拷贝(推荐)。 package com.atguigu.prototype.deepclone; import java.io.Serializable; public class DeepCloneableTarget 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.cloneName = cloneName; 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 clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } }

    深拷贝:

    package com.atguigu.prototype.deepclone; import java.io.*; public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable{ 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 Object 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(); //对引用类型的属性,进行单独处理 DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep; deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget)deepCloneableTarget.clone(); // TODO Auto-generated method stub return deepProtoType; } //深拷贝 - 方式2 通过对象的序列化实现 (推荐) public Object 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 copyObj = (DeepProtoType)ois.readObject(); return copyObj; } catch (Exception e) { // TODO: handle exception e.printStackTrace(); return null; } finally { //关闭流 try { bos.close(); oos.close(); bis.close(); ois.close(); } catch (Exception e2) { // TODO: handle exception System.out.println(e2.getMessage()); } } } }

    测试:

    package com.atguigu.prototype.deepclone; public class Client { public static void main(String[] args) throws Exception { // TODO Auto-generated method stub DeepProtoType p = new DeepProtoType(); p.name = "宋江"; p.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("大牛", "小牛"); //方式1 完成深拷贝 /* DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.clone(); System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode()); System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode()); */ //方式2: DeepProtoType p2=(DeepProtoType)p.deepClone(); System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode()); System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode()); } }

    三、原型模式的注意事项和细节

    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,无需修改代码。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,这点请同学们注意。
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