研磨设计模式系列--原型模式

2020-05-19

1.什么是原型模式

原型模式是一个创建型的模式。原型二字表明了改模式应该有一个样板实例，用户从这个样板对象中复制一个内部属性一致的对象，这个过程也就是我们称的“克隆”。被复制的实例就是我们所称的“原型”，这个原型是可定制的。原型模式多用于创建复杂的或者构造耗时的实例，因为这种情况下，复制一个已经存在的实例可使程序运行更高效。

2.原型模式应用场景

（1）类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等，通过原型拷贝避免这些消耗。
（2）通过new产生的一个对象需要非常繁琐的数据准备或者权限，这时可以使用原型模式。
（3）一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用，即保护性拷贝。

Spring框架中的多例Prototype就是使用原型。

3.原型模式实现方式

原型模式主要用于对象的复制，它的核心是就是类图中的原型类Prototype。Prototype类需要具备以下两个条件：
　（1）实现Cloneable接口。在java语言有一个Cloneable接口，它的作用只有一个，就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出CloneNotSupportedException异常。
　（2）重写Object类中的clone方法。Java中，所有类的父类都是Object类，Object类中有一个clone方法，作用是返回对象的一个拷贝，但是其作用域protected类型的，一般的类无法调用，因此Prototype类需要将clone方法的作用域修改为public类型。

4.代码实现

package com.designpattern.prototype;

import java.util.ArrayList;


/**
 * @description: 原型类，书本类型，扮演的是ConcretePrototype角色，而Cloneable扮演Prototype角色
 * @author: Codegitz
 * @create: 2020-05-19 13:43
 **/
public class Book extends Object implements Cloneable {

    private String title;

    private ArrayList<String> imgList = new ArrayList<>();

    public Book(){
        super();
    }

    public String getTitle() {
        return title;
    }

    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }

    public ArrayList<String> getImgList() {
        return imgList;
    }

    public void setImgList(ArrayList<String> imgList) {
        this.imgList = imgList;
    }

    public void add(String name){
        imgList.add(name);
    }

    /**
     * 重写拷贝方法
     * @return
     * @throws CloneNotSupportedException
     */
    @Override
    protected Book clone() throws CloneNotSupportedException {

        try{
            Book book = (Book) super.clone();
            //深拷贝，开辟新的内存
//            book.imgList = (ArrayList<String>) this.imgList.clone();
            return book;
        }catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }


    public void showBook(){
        System.out.println("=============start=================");
        System.out.println("title: "+title);
        for (String img : imgList){
            System.out.println("img: "+img);
        }
        System.out.println("==============end=================");
    }
}

测试代码：

package com.designpattern.prototype;

public class TestPrototype {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Book book1 = new Book();
        book1.setTitle("book1");
        book1.add("name1");
        //先展示一下book1
        book1.showBook();

        //克隆book1的属性给book2
        Book book2 = (Book)book1.clone();
        book2.setTitle("book2");
        //给book2增加属性
        book2.add("name2");
        //展示book2
        book2.showBook();
        //再展示book1
        book1.showBook();
    }
}

采用浅拷贝方式的运行结果：

=============start=================
title: book1
img: name1
==============end=================
=============start=================
title: book2
img: name1
img: name2
==============end=================
=============start=================
title: book1
img: name1
img: name2
==============end=================

采用深拷贝的运行结果：

=============start=================
title: book1
img: name1
==============end=================
=============start=================
title: book2
img: name1
img: name2
==============end=================
=============start=================
title: book1
img: name1
==============end=================

附完整代码，需要自取，顺便点个star。

5.原型模式的浅拷贝和深拷贝的区别

　　从上面的结果我们可以看到区别，浅拷贝出来的对象，如果是引用类型，如果进行了修改，那么原本的类型也会发生改变，如果是深拷贝，则不会出现这种情况。

　　浅拷贝–只是拷贝了基本类型的数据，而引用类型数据，拷贝后也是会发生引用，我们把这种拷贝叫做“浅拷贝”，换句话说，浅拷贝仅仅是指向被拷贝的内存地址，如果原地址中对象被改变了，那么浅拷贝出来的对象也会相应改变。

　　深拷贝–在计算机中开辟了一块新的内存地址用于存放拷贝的对象。

|阅读量()