Java?設(shè)計模式以虹貓藍(lán)兔的故事講解原型模式

更新時間：2022年04月11日 08:58:12 作者：桃花鍵神

原型模式是用于創(chuàng)建重復(fù)的對象，同時又能保證性能。這種類型的設(shè)計模式屬于創(chuàng)建型模式，它提供了一種創(chuàng)建對象的最佳方式，今天通過本文給大家介紹下Java 原型設(shè)計模式，感興趣的朋友一起看看吧

什么是原型模式

原型（Prototype）模式的定義如下：用一個已經(jīng)創(chuàng)建的實例作為原型，通過復(fù)制該原型對象來創(chuàng)建一個和原型相同或相似的新對象。在這里，原型實例指定了要創(chuàng)建的對象的種類。用這種方式創(chuàng)建對象非常高效，根本無須知道對象創(chuàng)建的細(xì)節(jié)。例如，Windows 操作系統(tǒng)的安裝通常較耗時，如果復(fù)制就快了很多。在生活中復(fù)制的例子非常多，這里不一一列舉了。

優(yōu)點

1、Java 自帶的原型模式基于內(nèi)存二進(jìn)制流的復(fù)制，在性能上比直接 new 一個對象更加優(yōu)良。

2、可以使用深克隆方式保存對象的狀態(tài)，使用原型模式將對象復(fù)制一份，并將其狀態(tài)保存起來，簡化了創(chuàng)建對象的過程，以便在需要的時候使用（例如恢復(fù)到歷史某一狀態(tài)），可輔助實現(xiàn)撤銷操作。

缺點

1、需要為每一個類都配置一個 clone 方法

2、clone 方法位于類的內(nèi)部，當(dāng)對已有類進(jìn)行改造的時候，需要修改代碼，違背了開閉原則。

3、當(dāng)實現(xiàn)深克隆時，需要編寫較為復(fù)雜的代碼，而且當(dāng)對象之間存在多重嵌套引用時，為了實現(xiàn)深克隆，每一層對象對應(yīng)的類都必須支持深克隆，實現(xiàn)起來會比較麻煩。因此，深克隆、淺克隆需要運(yùn)用得當(dāng)。

應(yīng)用場景

在有些系統(tǒng)中，存在大量相同或相似對象的創(chuàng)建問題，如果用傳統(tǒng)的構(gòu)造函數(shù)來創(chuàng)建對象，會比較復(fù)雜且耗時耗資源，用原型模式生成對象就很高效，就像孫悟空拔下猴毛輕輕一吹就變出很多孫悟空一樣簡單。

淺克隆

案例：克隆虹貓

淺克隆一個虹貓，外表特征一樣，但是只有一個靈魂。

克隆虹貓身體受到傷害，本體虹貓不受影響。

克隆虹貓精神受到傷害，本體虹貓也受到同樣的傷害。

代碼實現(xiàn)

虹貓靈魂狀態(tài)類

這里聲明了虹貓的靈魂狀態(tài)

public class Hong {
    //虹貓的靈魂狀態(tài)
    private String lh;
    Hong(String lh) {
        this.lh = lh;
    }
    Hong() {
    }

    public String getLh() {
        return lh;
    }

    public void setLh(String lh) {
        this.lh = lh;
    }

}

虹貓個體類

實現(xiàn)了Cloneable 接口，并且有虹貓的身體狀態(tài)和靈魂狀態(tài)等屬性。

public class Qian implements Cloneable {
    private String shou;
    private String jiao;
    private String yan;
    private Hong hong;

    Qian() {
    }

    Qian(String shou, String jiao, String yan, Hong hong) {
        this.hong = hong;
        this.shou = shou;
        this.jiao = jiao;
        this.yan = yan;
    }

    public Qian clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Qian) super.clone();
    }

    public String getShou() {
        return shou;
    }

    public void setShou(String shou) {
        this.shou = shou;
    }

    public String getJiao() {
        return jiao;
    }

    public void setJiao(String jiao) {
        this.jiao = jiao;
    }

    public String getYan() {
        return yan;
    }

    public void setYan(String yan) {
        this.yan = yan;
    }

    public Hong getHong() {
        return hong;
    }

    public void setHong(Hong hong) {
        this.hong = hong;
    }

}

測試類

這里測試一下淺克隆的效果：

淺克隆一個虹貓，外表特征一樣，但是只有一個靈魂。

克隆虹貓身體受到傷害，本體虹貓不受影響。

克隆虹貓精神受到傷害，本體虹貓也受到同樣的傷害。

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Qian qian = new Qian("兩只手", "兩只腳", "兩只眼", new Hong("完整的靈魂"));
        Qian qian1 = qian.clone();
        System.out.printf("虹貓少俠本體的身體狀態(tài)：%s，%s，%s，%s，", qian.getHong().getLh(), qian.getJiao(), qian.getShou(), qian.getYan());
        System.out.println();
        System.out.printf("虹貓少俠一號的身體狀態(tài)：%s，%s，%s，%s，", qian1.getHong().getLh(), qian1.getJiao(), qian1.getShou(), qian1.getYan());

    }
}

克隆出來了一個虹貓一號，所有屬性都一模一樣

在這里插入圖片描述

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Qian qian = new Qian("兩只手", "兩只腳", "兩只眼", new Hong("完整的靈魂"));
        Qian qian1 = qian.clone();
        qian1.getHong().setLh("靈魂受到攻擊");
        qian1.setJiao("斷了一只腳");
        System.out.printf("虹貓少俠本體的身體狀態(tài)：%s，%s，%s，%s，", qian.getHong().getLh(), qian.getJiao(), qian.getShou(), qian.getYan());
        System.out.println();
        System.out.printf("虹貓少俠一號的身體狀態(tài)：%s，%s，%s，%s，", qian1.getHong().getLh(), qian1.getJiao(), qian1.getShou(), qian1.getYan());
    }
}

這里克隆虹貓的腳和靈魂都受到了傷害，本體虹貓的身體沒有受到影響，但是靈魂卻受到了傷害。

在這里插入圖片描述

總結(jié)

一、為什么淺克隆中虹貓一號的腳受到了傷害，本體虹貓卻沒受到傷害？

二、為什么淺克隆中虹貓一號的靈魂受到了傷害，本體虹貓也受到了傷害？

因為創(chuàng)建一個新對象，新對象的屬性和原來對象完全相同，對于非基本類型屬性，仍指向原有屬性所指向的對象的內(nèi)存地址。兩個虹貓的靈魂指向同一個內(nèi)存地址，所以存儲的是同一個靈魂。

深克隆

案例：克隆虹貓

深克隆一個虹貓，外表特征一樣，都有獨立靈魂。

克隆虹貓身體受到傷害，本體虹貓不受影響。

克隆虹貓精神受到傷害，本體虹貓也不受影響。

代碼實現(xiàn)

虹貓靈魂狀態(tài)類

這里聲明了虹貓的靈魂狀態(tài)，并且實現(xiàn)了Cloneable 接口，克隆一個虹貓靈魂

public class Hong implements Cloneable {
    //虹貓的靈魂狀態(tài)
    private String lh;

    Hong(String lh) {
        this.lh = lh;
    }

    Hong() {
    }

    public Hong clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Hong) super.clone();
    }

    public String getLh() {
        return lh;
    }

    public void setLh(String lh) {
        this.lh = lh;
    }

}

虹貓個體類

重寫了clone方法，在clone方法中調(diào)用了hong.clone()方法克隆了一個虹貓靈魂

public class Qian implements Cloneable {
    private String shou;
    private String jiao;
    private String yan;
    private Hong hong;

    Qian() {
    }

    Qian(String shou, String jiao, String yan, Hong hong) {
        this.hong = hong;
        this.shou = shou;
        this.jiao = jiao;
        this.yan = yan;
    }

    public Qian clone() throws CloneNotSupportedException {
        Qian qian = (Qian) super.clone();
        hong = hong.clone();
        return qian;

    }

    public String getShou() {
        return shou;
    }

    public void setShou(String shou) {
        this.shou = shou;
    }

    public String getJiao() {
        return jiao;
    }

    public void setJiao(String jiao) {
        this.jiao = jiao;
    }

    public String getYan() {
        return yan;
    }

    public void setYan(String yan) {
        this.yan = yan;
    }

    public Hong getHong() {
        return hong;
    }

    public void setHong(Hong hong) {
        this.hong = hong;
    }

}

測試類

這里測試一下淺克隆的效果：

深克隆一個虹貓，外表特征一樣，都有獨立靈魂。

克隆虹貓身體受到傷害，本體虹貓不受影響。

克隆虹貓精神受到傷害，本體虹貓也不受影響。

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Qian qian = new Qian("兩只手", "兩只腳", "兩只眼", new Hong("完整的靈魂"));
        Qian qian1 = qian.clone();
        qian1.getHong().setLh("靈魂受到攻擊");
        qian1.setJiao("斷了一只腳");
        System.out.printf("虹貓少俠本體的身體狀態(tài)：%s，%s，%s，%s，", qian.getHong().getLh(), qian.getJiao(), qian.getShou(), qian.getYan());
        System.out.println();
        System.out.printf("虹貓少俠一號的身體狀態(tài)：%s，%s，%s，%s，", qian1.getHong().getLh(), qian1.getJiao(), qian1.getShou(), qian1.getYan());
    }
}

在這里插入圖片描述