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如有勘誤，歡迎指出和討論捌治，本文后期也會(huì)進(jìn)行修正和補(bǔ)充
前言
原型模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式母赵， 使你能夠復(fù)制已有對(duì)象， 而又無需使代碼依賴它們所屬的類具滴。
原型（Prototype）模式的定義如下：用一個(gè)已經(jīng)創(chuàng)建的實(shí)例作為原型凹嘲，通過復(fù)制該原型對(duì)象來創(chuàng)建一個(gè)和原型相同或相似的新對(duì)象。在這里构韵，原型實(shí)例指定了要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象的種類周蹭。用這種方式創(chuàng)建對(duì)象非常高效，根本無須知道對(duì)象創(chuàng)建的細(xì)節(jié)疲恢。
當(dāng)直接創(chuàng)建對(duì)象的代價(jià)比較大時(shí)凶朗，則采用這種模式。
1.介紹
使用目的：已知原型實(shí)例的情況下显拳，可以獲得相同的實(shí)例對(duì)象
使用時(shí)機(jī)：需要?jiǎng)討B(tài)的生成和刪除實(shí)例模型
解決問題：動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建和刪除實(shí)例
實(shí)現(xiàn)方法：實(shí)現(xiàn)Cloneable類的clone()方法
使用場(chǎng)景：
- 通過new一個(gè)對(duì)象需要極其繁瑣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備或者權(quán)限棚愤，那么推薦使用原型模式
- 對(duì)象初始化需要消耗大量資源的時(shí)候，從舊的對(duì)象進(jìn)行克隆出新對(duì)象杂数，即可不必重復(fù)初始化
- 一個(gè)對(duì)象可能有多個(gè)修改者宛畦，那么可以克隆出去多份新對(duì)象供其使用
應(yīng)用實(shí)例：
- 細(xì)胞分裂
- JAVA 中的
Object clone()方法
優(yōu)點(diǎn)：
- 性能提高，構(gòu)建新的對(duì)象只需要拷貝舊的對(duì)象即可
- 逃避構(gòu)造函數(shù)的約束揍移，根本不經(jīng)過構(gòu)造函數(shù)
缺點(diǎn)：
- 配備克隆方法需要對(duì)類的功能進(jìn)行通盤考慮次和，這對(duì)于全新的類不是很難，但對(duì)于已有的類不一定很容易那伐，特別當(dāng)一個(gè)類引用不支持串行化的間接對(duì)象踏施，或者引用含有循環(huán)結(jié)構(gòu)的時(shí)候
- 類必須實(shí)現(xiàn)
Cloneable接口。
注意事項(xiàng)：既然是拷貝罕邀，那么必須有源對(duì)象才能實(shí)現(xiàn)畅形，否則還是得構(gòu)建一個(gè)全新的對(duì)象
分類：通過拷貝的方法和其內(nèi)容，分為淺拷貝和深拷貝
-
淺拷貝：只拷貝源對(duì)象的基本數(shù)據(jù)诉探，而不拷貝容器日熬，引用等等，一般實(shí)現(xiàn)
Cloneable類并重寫clone()方法 -
深拷貝：拷貝源對(duì)象的一切阵具，包括數(shù)據(jù)、容器、引用等等豺旬，一般通過實(shí)現(xiàn)
Serializable讀取二進(jìn)制流，直接復(fù)制出新對(duì)象揣炕，也可通過其他方式實(shí)現(xiàn)
2.實(shí)現(xiàn)方案
深拷貝或者淺拷貝是結(jié)果，而非簡(jiǎn)單的由方案決定东跪，比如在
clone方法中拷貝全部?jī)?nèi)容畸陡，也可以達(dá)到深拷貝的效果
請(qǐng)注意，示例中修正新對(duì)象僅為了測(cè)試虽填，實(shí)際應(yīng)用中請(qǐng)視情況處理丁恭，理論上應(yīng)當(dāng)保持新舊對(duì)象盡可能一致
2.1.方案1：實(shí)現(xiàn)Cloneable類
實(shí)現(xiàn)
Cloneable類并重寫clone()方法即可，在該方法中設(shè)定好需要拷貝的內(nèi)容斋日，調(diào)用源對(duì)象中的該方法即可獲得新的對(duì)象
步驟
-
定義一個(gè)實(shí)現(xiàn)了
Cloneable接口的抽象類牲览，并實(shí)現(xiàn)clone()方法abstract class Animal implements Cloneable { protected String type; protected List<String> typeSet = new ArrayList<>(); public Animal(String type) { this.type = type; typeSet.add(type); } void say() { System.out.println("myType is " + type); System.out.println("myTypeSet is " + String.join(",", typeSet)); } public Animal clone() { Animal clone = null; try { //克隆對(duì)象 clone = (Animal) super.clone(); //克隆對(duì)象里的復(fù)雜對(duì)象，若不拷貝則會(huì)使用源對(duì)象里的復(fù)雜對(duì)象 //clone.typeSet = (List<String>) ((ArrayList) this.typeSet).clone(); //修正新對(duì)象 clone.type = type + "Cloned"; clone.typeSet.add(clone.type); } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return clone; } }這里我們?cè)诳寺r(shí)恶守，會(huì)對(duì)新對(duì)象進(jìn)行修正第献，而其余內(nèi)容保持與源對(duì)象一致
復(fù)雜對(duì)象后面進(jìn)行測(cè)試
-
定義實(shí)體類，實(shí)現(xiàn)抽象類兔港，簡(jiǎn)單易懂
class Dog extends Animal { public Dog() { super("dog"); } @Override void say() { super.say(); System.out.println("汪庸毫！"); } } class Cat extends Animal { public Cat() { super("cat"); } @Override void say() { super.say(); System.out.println("喵！"); } } -
定義數(shù)據(jù)源初始化和調(diào)用方法
private Map<String, Animal> animalMap = new HashMap<>(); public void initAnimal() { Dog dog = new Dog(); animalMap.put("dog", dog); Cat cat = new Cat(); animalMap.put("cat", cat); } public Animal getAnimal(String type) { if (animalMap.containsKey(type)) { return animalMap.get(type).clone(); } else { return null; } }在
initAnimal()方法中初始化出兩個(gè)對(duì)象衫樊，并將其存儲(chǔ)入map在
getAnimal()方法中取出對(duì)象的克隆 -
測(cè)試調(diào)用
public static void main(String[] args) { //初始化 initAnimal(); //第一輪測(cè)試 System.out.println("test turn 1："); Animal dog1 = getAnimal("dog"); Animal cat1 = getAnimal("cat"); dog1.say(); cat1.say(); //第二輪測(cè)試 System.out.println("test turn 2："); Animal dog2 = dog1.clone(); dog2.say(); //第三輪測(cè)試 System.out.println("test turn 3："); dog1.say(); System.out.println("clone equals：" + Objects.equals(dog1.typeSet, dog2.typeSet)); }
完整代碼
package com.company.clone;
import java.util.*;
class Animal implements Cloneable {
protected String type;
protected List<String> typeSet = new ArrayList<>();
public Animal(String type) {
this.type = type;
typeSet.add(type);
}
void say() {
System.out.println("myType is " + type);
System.out.println("myTypeSet is " + String.join(",", typeSet));
}
public Animal clone() {
Animal clone = null;
try {
//克隆對(duì)象
clone = (Animal) super.clone();
//克隆對(duì)象里的復(fù)雜對(duì)象飒赃，若不拷貝則會(huì)使用源對(duì)象里的復(fù)雜對(duì)象
//clone.typeSet = (List<String>) ((ArrayList) this.typeSet).clone();
//修正新對(duì)象
clone.type = type + "Cloned";
clone.typeSet.add(clone.type);
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return clone;
}
}
class Dog extends Animal {
public Dog() {
super("dog");
}
@Override
void say() {
super.say();
System.out.println("汪！");
}
}
class Cat extends Animal {
public Cat() {
super("cat");
}
@Override
void say() {
super.say();
System.out.println("喵科侈！");
}
}
public class CloneTest {
public static void main(String[] args) {
//初始化
initAnimal();
//第一輪測(cè)試
System.out.println("test turn 1：");
Animal dog1 = getAnimal("dog");
Animal cat1 = getAnimal("cat");
dog1.say();
cat1.say();
//第二輪測(cè)試
System.out.println("test turn 2：");
Animal dog2 = dog1.clone();
dog2.say();
//第三輪測(cè)試
System.out.println("test turn 3：");
dog1.say();
System.out.println("clone equals：" + Objects.equals(dog1.typeSet, dog2.typeSet));
}
private static Map<String, Animal> animalMap = new HashMap<>();
public static void initAnimal() {
Dog dog = new Dog();
animalMap.put("dog", dog);
Cat cat = new Cat();
animalMap.put("cat", cat);
}
public static Animal getAnimal(String type) {
if (animalMap.containsKey(type)) {
return animalMap.get(type).clone();
} else {
return null;
}
}
}
運(yùn)行結(jié)果
分析
- 第一輪測(cè)試為一次克隆的結(jié)果载佳，
type后追加Cloned，typeSet包括2個(gè)數(shù)據(jù)兑徘，分別是舊type和新type - 第二輪測(cè)試為二次克隆的結(jié)果刚盈，
type后追加兩個(gè)Cloned，typeSet包括3個(gè)數(shù)據(jù) - 第三輪仍為一次克隆的結(jié)果挂脑，
type后只追加了一個(gè)Cloned，但typeSet卻有3個(gè)數(shù)據(jù)欲侮，與二次克隆是同一個(gè)typeSet
也就是說克隆后崭闲，使用的typeSet是同一個(gè)
==這也就是所說的淺拷貝：只拷貝數(shù)據(jù)，而容器威蕉、引用等則直接使用源對(duì)象的刁俭，并不進(jìn)行拷貝==
==如果需要深拷貝，則需要在clone()方法中對(duì)復(fù)雜對(duì)象進(jìn)行復(fù)制==
如果啟用clone()方法中注釋掉的代碼韧涨，運(yùn)行結(jié)果會(huì)變成下面這樣
可以看到現(xiàn)在的typeSet不是同一個(gè)了牍戚，只是拷貝的時(shí)候復(fù)制了里面的內(nèi)容
2.2.方案2：序列化后進(jìn)行復(fù)制
即將對(duì)象以二進(jìn)制完全復(fù)制一份新的侮繁，再轉(zhuǎn)換為對(duì)象，通常使用
Serializable和數(shù)據(jù)流一起實(shí)現(xiàn)
步驟
這里僅修改
clone()方法如孝，其余步驟與方案1一致
class Animal implements Serializable {
protected String type;
protected List<String> typeSet = new ArrayList<>();
public Animal(String type) {
this.type = type;
typeSet.add(type);
}
void say() {
System.out.println("myType is " + type);
System.out.println("myTypeSet is " + String.join(",", typeSet));
}
public Animal clone() {
Animal clone = null;
try {
//將對(duì)象寫到流里
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
oos.writeObject(this);
//從流里讀回來
ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
clone = (Animal) ois.readObject();
//修正新對(duì)象
clone.type = type + "Cloned";
clone.typeSet.add(clone.type);
} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
return clone;
}
}
將對(duì)象寫入流里宪哩，再讀出來，并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)類的對(duì)象即可
運(yùn)行結(jié)果
分析
可以看到結(jié)果是深拷貝第晰，因?yàn)樾聦?duì)象時(shí)由數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換來的锁孟，復(fù)雜對(duì)象保留的是數(shù)據(jù)，而非引用地址茁瘦，那么自然會(huì)構(gòu)造新的
3.后記
實(shí)例中我們預(yù)先初始化所有源對(duì)象品抽，使用map存儲(chǔ)，使用的時(shí)候取出對(duì)應(yīng)對(duì)象的克隆體
其實(shí)這就是最常見的應(yīng)用場(chǎng)景甜熔，我們可以快速獲得對(duì)應(yīng)的對(duì)象圆恤，不需要每次都初始化和進(jìn)行構(gòu)造，而對(duì)深拷貝對(duì)象的修改都不會(huì)影響源對(duì)象腔稀，也就可以保證每次的源對(duì)象是相同且純凈的
一次初始化盆昙，之后便可快速得到新的對(duì)象，我們也可以在初始化的時(shí)候進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)等等烧颖，視業(yè)務(wù)情況處理
總之弱左，還是很實(shí)用的對(duì)吧~
作者：Echo_Ye
WX：Echo_YeZ
EMAIL ：echo_yezi@qq.com
個(gè)人站點(diǎn)：在搭了在搭了。炕淮。拆火。（右鍵 - 新建文件夾）
