设计模式(11) -- 原型模式

2022-10-18 89

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简介： 设计模式(11) -- 原型模式

需求

现在有一只羊tom 姓名为 : tom, 年龄为：1 颜色为：白色，请编写程序创建和 tom羊属性完全相同的5只羊。

传统写法

sheep

public class Sheep {
    private String name;
    private int age;
    private String color;
    public Sheep(String name, int age, String color) {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public String getColor() {
        return color;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep [name=" + name + ", age=" + age + ", color=" + color + "]";
    }
}

客户端测试Client

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
        //传统的方法
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        Sheep sheep4 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        Sheep sheep5 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        //....
        System.out.println(sheep);
        System.out.println(sheep2);
        System.out.println(sheep3);
        System.out.println(sheep4);
        System.out.println(sheep5);
    }
}

运行结果:

优缺点:

1)优点是比较好理解，简单易操作。

2)在创建新的对象时总是需要重新获取原始对象的属性，如果创建的对象比较复杂时,效率较低

3)总是需要重新初始化对象,而不是动态地获得对象运行时的状态 , 不够灵活

4)改进的思路分析

思路

Java 中 Object 类是所有类的根类 Object 类提供了一个 clone() 方法，该方法可以将一个 Java 对象复制一份，但是需要实现 clone Java 类必须要实现一个接口 Cloneable该接口表示该类能够复制且具有复制的能力即**原型模式**.

原型模式

基本介绍

UML类图

原型模式解决决克隆羊问题

Sheep

public class Sheep implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    private String color;
    private String address = "蒙古羊";
    public Sheep friend; //是对象, 克隆是会如何处理
    public Sheep(String name, int age, String color) {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public String getColor() {
        return color;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep [name=" + name + ", age=" + age + ", color=" + color + ", address=" + address + "]";
    }
    //克隆该实例，使用默认的clone方法来完成
    @Override
    protected Object clone() {
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep) super.clone();
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        // TODO Auto-generated method stub
        return sheep;
    }
}

Client

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("原型模式完成对象的创建");
        // TODO Auto-generated method stub
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        sheep.friend = new Sheep("jack", 2, "黑色");
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
        Sheep sheep4 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
        Sheep sheep5 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
        System.out.println("sheep2 =" + sheep2 + "sheep2.friend=" + sheep2.friend.hashCode());
        System.out.println("sheep3 =" + sheep3 + "sheep3.friend=" + sheep3.friend.hashCode());
        System.out.println("sheep4 =" + sheep4 + "sheep4.friend=" + sheep4.friend.hashCode());
        System.out.println("sheep5 =" + sheep5 + "sheep5.friend=" + sheep5.friend.hashCode());
    }
}

运行结果:

原型模式在Spring框架中源码分析

如果我们配置的生成bean的方式是 property，追踪代码会看到，在第4步是通过原型模式来生成多个实例。

浅拷贝

这里的friend作为一个引用类型，其地址被每个实例化得到，如果一个实例改了friend，其他的实例也会受到影响，这就是浅拷贝，我们的目标只是想得到其全部属性就行了，而不是得到这个引用对象的地址。我们需要的是深拷贝。

深拷贝

引用对象成员 DeepCloneableTarget

public class DeepCloneableTarget  implements Serializable, Cloneable{
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String cloneName;
    private String cloneClass;
    public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) {
        this.cloneName = cloneName;
        this.cloneClass = cloneClass;
    }
    //因为该类的属性，都是String , 因此我们这里使用默认的clone完成即可
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "DeepCloneableTarget{" +
                "cloneName='" + cloneName + '\'' +
                ", cloneClass='" + cloneClass + '\'' +
                '}';
    }
}

实现拷贝的类 DeepProtoType

public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable {
    public String name; //String 属性
    public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型
    public DeepProtoType() {
        super();
    }
    //深拷贝 - 方式 1 使用clone 方法
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object deep = null;
        //这里完成对基本数据类型(属性)和String的克隆
        deep = super.clone();
        //对引用类型的属性，进行单独处理
        DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep;
        deepProtoType.deepCloneableTarget  = (DeepCloneableTarget)deepCloneableTarget.clone();
        // TODO Auto-generated method stub
        return deepProtoType;
    }
    //深拷贝 - 方式2 通过对象的序列化实现 (推荐)
    public Object deepClone() {
        //创建流对象
        ByteArrayOutputStream bos = null;
        ObjectOutputStream oos = null;
        ByteArrayInputStream bis = null;
        ObjectInputStream ois = null;
        try {
            //序列化
            bos = new ByteArrayOutputStream();
            oos = new ObjectOutputStream(bos);
            oos.writeObject(this); //当前这个对象以对象流的方式输出
            //反序列化
            bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ois = new ObjectInputStream(bis);
            DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType)ois.readObject();
            return copyObj;
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
            e.printStackTrace();
            return null;
        } finally {
            //关闭流
            try {
                bos.close();
                oos.close();
                bis.close();
                ois.close();
            } catch (Exception e2) {
                // TODO: handle exception
                System.out.println(e2.getMessage());
            }
        }
    }
}

重写clone方式

通过对象的序列化实现 (推荐)

测试Client

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // TODO Auto-generated method stub
        DeepProtoType p = new DeepProtoType();
        p.name = "宋江";
        p.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("大牛", "小牛");
        //方式1 完成深拷贝
  DeepProtoType p1 = (DeepProtoType) p.clone();
  System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode() +"=="+ p.deepCloneableTarget);
  System.out.println("p1.name=" + p.name + "p1.deepCloneableTarget=" + p1.deepCloneableTarget.hashCode()+"=="+ p1.deepCloneableTarget);
        //方式2 完成深拷贝
        DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.deepClone();
        System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode()+"=="+ p.deepCloneableTarget);
        System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode()+"=="+ p.deepCloneableTarget);
    }
}

测试结果:

可以看到hashcode 不一样，也就是引用地址不是一个，属性也深度克隆了。完美实现！！

原型模式的注意事项和细节

源码地址

https://github.com/hufanglei/java-design/tree/master/src/com/atguigu/prototype

完