文章目录
I . 原型模式 概念简介
II . 原型模式 使用场景
III . 原型模式 优缺点
IV . 原型模式 实现及 简单示例
I . 原型模式 概念简介
原型模式 : 用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象
① 设计模式类型 : 创建型设计模式 ;
② 原型实例对象 : 给出原型实例对象 , 根据该对象创建新对象 ;
③ 创建对象类型 : 创建对象的种类由原型的实例对象类型确定 ;
④ 创建方式 : 不调用构造函数 , 而是通过克隆原型的实例对象 , 使用现有对象创建另一个相同类型的对象 , 隐藏创建细节 ;
II . 原型模式 使用场景
原型模式使用场景 : 原型模式的目的是 降低实例对象个数 , 减少构造函数的调用次数 ;
① 类初始化消耗资源过多 : 如果类初始化时消耗过多的资源 , 如这个类中某个成员占用大量内存 , 为了节省开销 ;
② 初始化繁琐耗时 : 类对象创建时经过大量的计算 , 或与本地资源 ( 数据库 , 文件 ) 频繁交互 , 每次创建消耗大量的 CPU 与 时间资源 ;
③ 构造函数复杂 : 类中定义的构造函数复杂 ;
④ 实例对象数量庞大 : 如果在内存中循环创建了很多该实例对象 , 就可以使用原型模式复用不用的对象 , 用于创建新对象 ;
III . 原型模式 优缺点
1 . 原型模式优点 : 性能高 , 简单 ;
① 性能高 : 使用原型模式复用的方式创建实例对象 , 比使用构造函数重新创建对象性能要高 ; ( 针对类实例对象开销大的情况 )
② 流程简单 : 原型模式可以简化创建的过程 , 可以直接修改现有的对象实例的值 , 达到复用的目的 ; ( 针对构造函数繁琐的情况 )
2 . 原型模式缺点 : 实现复杂 , 坑多 ;
① 覆盖 clone 方法 ( 必须 ) : 必须重写对象的 clone 方法 , Java 中提供了 cloneable 标识该对象可以被拷贝 , 但是必须覆盖 Object 的 clone 方法才能被拷贝 ;
② 深拷贝 与 浅拷贝 风险 : 克隆对象时进行的一些修改 , 容易出错 ; 需要灵活运用深拷贝与浅拷贝操作 ;
IV . 原型模式 实现及 简单示例
1 . 原型模式实现 :
① 对象创建原理 : 创建实例对象时使用原型模式 , 就是调用类的 clone 方法 , 直接克隆拷贝现有的实例对象 , 生成新的对象 ;
② 实现 Cloneable 接口 : 原型模式类需要实现 Cloneable 接口 , 如下面的 Student 类 ( class Student implements Cloneable ) 就实现了该接口 ;
③ 重写 clone() 方法 : 通常情况下直接调用父类的 clone 方法即可 , 这种方式是浅拷贝 ,
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException{}
2 . 原型模式类代码示例 :
① 代码实现 : Student 类实现 Cloneable 接口 , 重写了 clone() 方法 , 直接调用父类的 clone() 方法 ; ② 地址打印 : 注意 toString 中调用到了父类的打印方法 , super.toString() , 该方法打印 类名@地址 信息 , 可以帮助我们通过内存地址信息 , 看到是否真正的创建了一个新的实例对象 ; package kim.hsl.design.prototype; /** * 原型模式实现流程 : 使用 clone 方法实现原型模式 * 1 . 类继承 Cloneable 接口 * 2 . 实现 protected Object clone() 方法 */ public class Student implements Cloneable { private String name; private int age; public Student() { System.out.println("调用 Student 默认构造函数"); } 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; } @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { System.out.println("调用 Student clone 方法"); return super.clone(); } @Override public String toString() { return "Student{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + ", " + super.toString() + '}'; } }
3 . 使用原型模式创建实例测试代码 :
① 创建一个原型对象 : 首先使用构造函数 , 创建一个原型对象 newStudent , 之后的对象都是根据该原型对象 clone 创建的 ; ② 使用原型模式创建对象 : 循环中 , 通过调用原型对象 newStudent 的 clone() 方法 , 创建一个新的对象 ; ③ 性能分析 : 使用 clone 方法创建对象 , 比直接使用 new 构造函数方法开销更小 , 性能更高 , 如果要创建大量该对象示例 , 建议使用原型模式 , 使用 clone() 方法大量创建该对象 ; package kim.hsl.design.prototype; public class Main { public static void main(String[] args) { try { //测试使用 clone 方法实现的原型模式 , 使用原型模式创建 10 个对象 Student newStudent = new Student(); /* 需求声明 : 此时要创建 10 个 Student 对象 依次调用一个创建好的 Student 对象的 clone 方法 10 次 即可创建 10 个不同的对象 适用场景 : 这是频繁创建大量的对象 , 该场景下适合使用原型模式 */ for (int i = 0; i < 10; i++) { // 1 . 使用 clone 方法创建对象 Student student = (Student) newStudent.clone(); // 2 . 设置克隆出的对象参数 student.setName("Tom" + i); student.setAge(10 + i); System.out.println(student); } } catch (CloneNotSupportedException e) { //捕获 clone 方法可能产生的异常 e.printStackTrace(); } } }
4 . 执行结果 : 通过打印出的字符串序列分析 , 注意每个对象的地址 Student@1b6d3586 , Student@4554617c … , 10 个对象的地址都不相同 , 说明每个对象都是一个新的实例对象 ;
调用 Student 默认构造函数 Student clone 方法 注册学生信息 : Student{name='Tom0', age=10, kim.hsl.design.prototype.Student@1b6d3586} Student clone 方法 注册学生信息 : Student{name='Tom1', age=11, kim.hsl.design.prototype.Student@4554617c} Student clone 方法 注册学生信息 : Student{name='Tom2', age=12, kim.hsl.design.prototype.Student@74a14482} Student clone 方法 注册学生信息 : Student{name='Tom3', age=13, kim.hsl.design.prototype.Student@1540e19d} Student clone 方法 注册学生信息 : Student{name='Tom4', age=14, kim.hsl.design.prototype.Student@677327b6} Student clone 方法 注册学生信息 : Student{name='Tom5', age=15, kim.hsl.design.prototype.Student@14ae5a5} Student clone 方法 注册学生信息 : Student{name='Tom6', age=16, kim.hsl.design.prototype.Student@7f31245a} Student clone 方法 注册学生信息 : Student{name='Tom7', age=17, kim.hsl.design.prototype.Student@6d6f6e28} Student clone 方法 注册学生信息 : Student{name='Tom8', age=18, kim.hsl.design.prototype.Student@135fbaa4} Student clone 方法 注册学生信息 : Student{name='Tom9', age=19, kim.hsl.design.prototype.Student@45ee12a7}
