詳解Java的設(shè)計(jì)模式編程中的原型模式
定義:用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對象的種類,并通過拷貝這些原型創(chuàng)建新的對象。
類型:創(chuàng)建類模式
類圖:

原型模式主要用于對象的復(fù)制,它的核心是就是類圖中的原型類Prototype。Prototype類需要具備以下兩個(gè)條件:
實(shí)現(xiàn)Cloneable接口。在java語言有一個(gè)Cloneable接口,它的作用只有一個(gè),就是在運(yùn)行時(shí)通知虛擬機(jī)可以安全地在實(shí)現(xiàn)了此接口的類上使用clone方法。在java虛擬機(jī)中,只有實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口的類才可以被拷貝,否則在運(yùn)行時(shí)會拋出CloneNotSupportedException異常。
重寫Object類中的clone方法。Java中,所有類的父類都是Object類,Object類中有一個(gè)clone方法,作用是返回對象的一個(gè)拷貝,但是其作用域protected類型的,一般的類無法調(diào)用,因此,Prototype類需要將clone方法的作用域修改為public類型。
原型模式是一種比較簡單的模式,也非常容易理解,實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口,重寫一個(gè)方法即完成了原型模式。在實(shí)際應(yīng)用中,原型模式很少單獨(dú)出現(xiàn)。經(jīng)常與其他模式混用,他的原型類Prototype也常用抽象類來替代。
實(shí)現(xiàn)代碼:
package PrototypePattern;
public class PrototypeClass implements Cloneable{
@Override
protected PrototypeClass clone(){
PrototypeClass prototypeClass = null;
try {
prototypeClass = (PrototypeClass)super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return prototypeClass;
}
}
客戶端:
package PrototypePattern;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
PrototypeClass obj1 = new PrototypeClass();
PrototypeClass obj2 = obj1.clone();
System.out.println(obj1);
System.out.println(obj2);
}
}
原型模式的優(yōu)點(diǎn)及適用場景
使用原型模式創(chuàng)建對象比直接new一個(gè)對象在性能上要好的多,因?yàn)镺bject類的clone方法是一個(gè)本地方法,它直接操作內(nèi)存中的二進(jìn)制流,特別是復(fù)制大對象時(shí),性能的差別非常明顯。
使用原型模式的另一個(gè)好處是簡化對象的創(chuàng)建,使得創(chuàng)建對象就像我們在編輯文檔時(shí)的復(fù)制粘貼一樣簡單。
因?yàn)橐陨蟽?yōu)點(diǎn),所以在需要重復(fù)地創(chuàng)建相似對象時(shí)可以考慮使用原型模式。比如需要在一個(gè)循環(huán)體內(nèi)創(chuàng)建對象,假如對象創(chuàng)建過程比較復(fù)雜或者循環(huán)次數(shù)很多的話,使用原型模式不但可以簡化創(chuàng)建過程,而且可以使系統(tǒng)的整體性能提高很多。
public class Prototype implements Cloneable {
private ArrayList list = new ArrayList();
public Prototype clone(){
Prototype prototype = null;
try{
prototype = (Prototype)super.clone();
prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();
}catch(CloneNotSupportedException e){
e.printStackTrace();
}
return prototype;
}
}
原型模式的注意事項(xiàng):
- 構(gòu)造函數(shù)不會被執(zhí)行
- 淺拷貝和深拷貝
- clone和final的沖突
由于ArrayList不是基本類型,所以成員變量list,不會被拷貝,需要我們自己實(shí)現(xiàn)深拷貝,幸運(yùn)的是java提供的大部分的容器類都實(shí)現(xiàn)了Cloneable接口。所以實(shí)現(xiàn)深拷貝并不是特別困難。
PS:深拷貝與淺拷貝問題中,會發(fā)生深拷貝的有java中的8中基本類型以及他們的封裝類型,另外還有String類型。其余的都是淺拷貝。
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