23天學習23種設(shè)計模式——原型模式

前言

類似于《西游記》中的孫悟空拔出猴毛社露,根據(jù)自己的樣子變出很多猴子來猜嘱⊙镀或者是《火影忍者》中鳴人使用影分身變出很多個鳴人來纫普。設(shè)計模式中的原型模式,也是根據(jù)原型(如同孫悟空好渠,鳴人本人就是原型)創(chuàng)建出新的對象昨稼。

是什么

原型模式(prototype pattern)是一種創(chuàng)建型模式,使用原型實例指定創(chuàng)建對象的種類拳锚,并且通過拷貝這些原型創(chuàng)建新的對象假栓。

原型模式UML類圖

為什么

原型模式多用于創(chuàng)建復(fù)雜的或構(gòu)造耗時的實例,這樣就能高效地創(chuàng)建實例對象霍掺,減輕創(chuàng)建對象的成本匾荆。

怎么做

在Java中,所有的類都繼承自java.lang.Object類杆烁,而該類提供了clone()方法牙丽,這個本地方法可以將Java對象復(fù)制一份。但是需要注意的是兔魂,必須要實現(xiàn)標識接口Cloneable來標識這個類可以被復(fù)制烤芦。

clone()方法

下面通過一個例子來實現(xiàn)原型模式,這是一個實現(xiàn)了Cloneable接口的類析校,并重載了Object類的clone方法拍棕。

/**
 * 實現(xiàn)Cloneable接口表示該類可以被復(fù)制
 */
public class Sheep implements Cloneable{

    private String name;
    private Date birthDate;

    public Sheep(String name,Date date) {
        this.name = name;
        this.birthDate = date;
    }

    public Date getBirthDate() {
        return birthDate;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setBirthDate(Date birthDate) {
        this.birthDate = birthDate;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     * 重載Object類的clone方法
     * @return
     * @throws CloneNotSupportedException
     */
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        //  淺復(fù)制
        return super.clone();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep<"+hashCode()+">'s name="+name+" birthdate:"
                +birthDate.toString()+" name hashcode:"+name.hashCode()+" birthdate hashcode:"+birthDate.hashCode();
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        Sheep another = (Sheep) obj;
        return this.name.equals(another.name)&&this.birthDate.compareTo(another.birthDate)==0;
    }
}

現(xiàn)在我們來測試一下上面那個類對象的復(fù)制,

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {

        Date birthDate = new Date(1341314415234L);
        String name = "duoli";
        Sheep duoli = new Sheep(name,birthDate);

        Sheep cloneSheep = (Sheep) duoli.clone();

        System.out.println(duoli.toString());
        System.out.println(cloneSheep.toString());

        birthDate.setTime(2124124124L);

        System.out.println(duoli.toString());
        System.out.println(cloneSheep.toString());
    }
}
運行結(jié)果

從上面運行結(jié)果截圖可以知道勺良,原型對象和克隆對象的值是一樣的绰播,但是修改原型對象的屬性之后,克隆對象的相應(yīng)屬性也被修改了尚困。這是由于淺復(fù)制導(dǎo)致的蠢箩。也就是說克隆對象只復(fù)制了原型對象的地址。當該地址對應(yīng)的原型對象的值發(fā)生變化時事甜,有著相同地址的克隆對象的屬性也會發(fā)生變化谬泌。

淺復(fù)制

這個問題可以通過深復(fù)制來解決,在深復(fù)制中逻谦,除了對象本身被復(fù)制外掌实,對象所有的屬性也會被復(fù)制。

深復(fù)制

對于Sheep類邦马,我們可以進行如下的修改:

  ...
   @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        //Deep Clone
        Sheep sheep = (Sheep) super.clone();
        sheep.birthDate = (Date) birthDate.clone();
        sheep.name = name;
        return sheep;
}
...

雖然贱鼻,這種方式看起來比較簡單宴卖,這是由于我們直接使用了引用類型Date類已經(jīng)實現(xiàn)好了的clone方法。
對于我們自定義的類邻悬,往往我們要去實現(xiàn)Cloneable接口症昏,并重寫Object類的clone()方法。

我們還可以通過序列化的方式(Serialization)來實現(xiàn)父丰。通過IO流操作把對象寫入流中肝谭,流中的對象就是原有對象的拷貝,不僅復(fù)制了對象本身蛾扇,而且可以復(fù)制其引用的成員屬性攘烛。所以,將對象寫入流中镀首,然后從流中讀出來坟漱,就能實現(xiàn)深復(fù)制了。

下面通過將clone方法中修改為序列化操作來實現(xiàn)深復(fù)制:

 @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        //Deep Clone
//        Sheep sheep = (Sheep) super.clone();
//        sheep.birthDate = (Date) birthDate.clone();
//        sheep.a = (A) a.clone();
//        sheep.name = name;
//        return sheep;

        try {
            return deepClone();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
}
 /**
     * 使用IO技術(shù)實現(xiàn)深復(fù)制
     * @return
     */
    public Sheep deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {

        //將對象寫入IO流中
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
        oos.writeObject(this);

        //將對象從IO流中取出來
        ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
        Sheep clone = (Sheep) ois.readObject();

        baos.close();
        oos.close();
        bais.close();
        ois.close();

        return clone;
    }
序列化深復(fù)制拷貝
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