【设计模式】原型模式

简介: 【设计模式】原型模式



前言

【设计模式】原型模式:用一个已经创建的实例作为原型,通过复制该原型对象来创建一个和原型对象相同的新对象。


一、原型模式

  • 概念:用一个已经创建的实例作为原型,通过复制该原型对象来创建一个和原型对象相同的新对象。
  • 原型模式包含如下角色:
  • 抽象原型类:规定了具体原型对象必须实现的的 clone() 方法。
  • 具体原型类:实现抽象原型类的 clone() 方法,它是可被复制的对象。
  • 访问类:使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。

1.实现

原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆。

  • 浅克隆:创建一个新对象,新对象的属性和原来对象完全相同,对于非基本类型属性,仍指向原有属性所指向的对象的内存地址
  • 深克隆:创建一个新对象,属性中引用的其他对象也会被克隆,不再指向原有对象地址

浅克隆

Java中的Object类中提供了 clone() 方法来实现浅克隆。 Cloneable 接口是下面的类图中的抽象原型类,而实现了Cloneable接口的子实现类就是具体的原型类。代码如下:

接口类图如下:

Realizetype类:

public class Realizetype implements Cloneable {
    public Realizetype() {
        System.out.println("具体的原型对象创建完成!");
    }
    @Override
    protected Realizetype clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具体原型复制成功!");
        return (Realizetype) super.clone();
    }
}

PrototypeTest(测试访问类):

public class PrototypeTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Realizetype r1 = new Realizetype();
        Realizetype r2 = r1.clone();
        System.out.println("对象r1和r2是同一个对象?" + (r1 == r2));
    }
}

案例

用原型模式生成“三好学生”奖状

同一学校的“三好学生”奖状除了获奖人姓名不同,其他都相同,可以使用原型模式复制多个“三好学生”奖状出来,然后在修改奖状上的名字即可。

类图如下:

//奖状类
public class Citation implements Cloneable {
    private String name;
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return (this.name);
    }
    public void show() {
        System.out.println(name + "同学:在2020学年第一学期中表现优秀,被评为三好学生。特发此状!");
    }
    @Override
    public Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Citation) super.clone();
    }
}
//测试访问类
public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Citation c1 = new Citation();
        c1.setName("张三");
        //复制奖状
        Citation c2 = c1.clone();
        //将奖状的名字修改李四
        c2.setName("李四");
        c1.show();
        c2.show();
    }
}

深克隆

上面的案例扩展:将上面的“三好学生”奖状的案例中Citation类的name属性修改为Student类型的属性。代码如下:

//奖状类
public class Citation implements Cloneable {
    private Student stu;
    public Student getStu() {
        return stu;
    }
    public void setStu(Student stu) {
        this.stu = stu;
    }
    void show() {
        System.out.println(stu.getName() + "同学:在2020学年第一学期中表现优秀,被评为三好学生。特发此状!");
    }
    @Override
    public Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Citation) super.clone();
    }
}
//学生类
public class Student {
    private String name;
    private String address;
    public Student(String name, String address) {
        this.name = name;
        this.address = address;
    }
    public Student() {
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getAddress() {
        return address;
    }
    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }
}
//测试类
public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Citation c1 = new Citation();
        Student stu = new Student("张三", "西安");
        c1.setStu(stu);
        //复制奖状
        Citation c2 = c1.clone();
        //获取c2奖状所属学生对象
        Student stu1 = c2.getStu();
        stu1.setName("李四");
        //判断stu对象和stu1对象是否是同一个对象
        System.out.println("stu和stu1是同一个对象?" + (stu == stu1));
        c1.show();
        c2.show();
    }
}

分析: 创建一个新的奖状对象,然后克隆这个奖状对象,获取并修改克隆对象内的成员stu,结果发现两个奖状的成员都变成了修改后的,说明浅克隆是引用克隆,引用属性指向的是同一块地址。stu对象和stu1对象是同一个对象,就会产生将stu1对象中name属性值改为“李四”,两个Citation(奖状)对象中显示的都是李四。这就是浅克隆的效果,对具体原型类(Citation)中的引用类型的属性进行引用的复制。这种情况需要使用深克隆,而进行深克隆需要使用对象流

深克隆(其他类都要实现Serializable接口,因为要序列化;其他不变):

public class ClitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, IOException, ClassNotFoundException {
        Clitation clitation = new Clitation();
        Student student = new Student();
        student.setName("张三");
        clitation.setStu(student);
        //创建对象输出流对象
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\ThundeRobot\\Desktop\\b.txt"));
        //将c1对象写出到文件中
        oos.writeObject(clitation);
        oos.close();
        //创建对象出入流对象
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\ThundeRobot\\Desktop\\b.txt"));
        //读取对象
        Clitation clone = (Clitation) ois.readObject();
        //获取c2奖状所属学生对象
        Student student1 = clone.getStu();
        student1.setName("李四");
        //判断stu对象和stu1对象是否是同一个对象
        System.out.println("stu和stu1是同一个对象?" + (student == student1));
        clitation.show();
        clone.show();
    }
}

2.使用场景

  • 对象的创建非常复杂,可以使用原型模式快捷的创建对象。
  • 性能和安全要求比较高。

二、细究总结

1.何乐而不为

  • 平常实例化对象时每new 一次,都需要执行 一次构造函数,如果构造函数的执行时间很长,那么多次执行这个初始化操作就实在太低效了。一般在初始化的信息不发生变化的情况下“克隆星最好的办法”这既隐藏了对象创建的细节“又对性能是大大的提高”何乐而不为呢?
  • 它等于是不用重新初始化对象而是动态地获得对象运行时的状态

2.“bug”出在引用类型

  • 而String是一种拥有值类型特点的特殊引用类型,supe.clone()方法是这样,如果字段是值类型的,则对该字段执行逐位复制,如果字段是引用类型,则复制引用但不复制引用的对象:因此原始对象及真副本引用同一对象
  • 浅复制:被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值,而所有的对其他对象的引用都仍然指向原来的对象
  • 深复制:把引用对象的变量指向复制过的新对象,而不是原有的被引用的对象。
  • java引用类型:接口数组

总结

以上就是设计模式——原型模式的讲解。

相关文章
|
4天前
|
设计模式 Java 关系型数据库
23种设计模式 —— 原型模式【克隆羊、浅拷贝、深拷贝】
23种设计模式 —— 原型模式【克隆羊、浅拷贝、深拷贝】
|
4天前
|
设计模式 Java
Java设计模式【五】:原型模式
Java设计模式【五】:原型模式
19 0
|
6月前
|
设计模式 Java 关系型数据库
认真学习设计模式之原型模式(Prototype Pattern)
认真学习设计模式之原型模式(Prototype Pattern)
39 0
认真学习设计模式之原型模式(Prototype Pattern)
|
4天前
|
设计模式 存储
二十三种设计模式全面解析-原型模式进阶之原型管理器:集中管理对象原型的设计模式之道
二十三种设计模式全面解析-原型模式进阶之原型管理器:集中管理对象原型的设计模式之道
|
4天前
|
设计模式 Java
【设计模式系列笔记】原型模式
原型模式(Prototype Pattern)是一种创建型设计模式,其主要目的是通过复制现有对象来创建新对象,而无需知道其具体类型。这种模式属于对象创建型模式,通过克隆来避免使用new关键字创建对象,提高性能和降低系统的耦合度。
33 6
|
4天前
|
设计模式 Java
小谈设计模式(10)—原型模式
小谈设计模式(10)—原型模式
|
4天前
|
设计模式 Java
23种设计模式,原型模式的概念优缺点以及JAVA代码举例
【4月更文挑战第10天】原型模式是一种创建型设计模式,它允许通过复制现有对象来创建新的对象,而无需知道如何创建的细节。这种模式的核心思想是基于一个原型实例,通过复制这个原型来创建新的对象
27 7
|
4天前
|
设计模式 Java
设计模式之原型模式
设计模式之原型模式
|
4天前
|
设计模式 存储 JSON
Java设计模式-原型模式
原型模式也是创建对象的一种方式,它一般用在这样的场景:系统中存在大量相同或相似对象的创建问题,如果用传统的构造函数来创建对象,会比较复杂而且耗费资源。这个时候使用原型模式的克隆方式,能够节省不少时间。比如Java 类中提供的`Object clone()`就是原型模式的应用。
31 1
Java设计模式-原型模式
|
4天前
|
设计模式
设计模式 | 原型模式
设计模式 | 原型模式
23 0