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设计模式--原型模式

林贤钦
2020-05-06 / 0 评论 / 9 点赞 / 686 阅读 / 0 字
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本文最后更新于 2020-05-09,若内容或图片失效,请留言反馈。部分素材来自网络,若不小心影响到您的利益,请联系我们删除。

创建型模式--原型模式

克隆羊问题

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。

1、创建羊实体类

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,  默认是浅拷贝

    public Sheep(String name, int age, String color){
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
        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) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }
    //省略getset.....
}

2、克隆羊

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 sheep1 = sheep;
        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(sheep1==sheep);
        System.out.println(sheep2==sheep);

        System.out.println(sheep);
        sheep1.setAge(19);
        System.out.println(sheep);

        System.out.println("sheepHashCode=" + sheep.hashCode());
        System.out.println("sheep1HashCode=" + sheep1.hashCode());
        System.out.println("sheep2HashCode=" + sheep2.hashCode());
        System.out.println("sheep3HashCode=" + sheep3.hashCode());

        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());
    }
}

3、结果

原型模式完成对象的创建
true
false
Sheep [name=tom, age=1, color=白色, address=蒙古羊]
Sheep [name=tom, age=19, color=白色, address=蒙古羊]
sheepHashCode=1735600054
sheep1HashCode=1735600054
sheep2HashCode=21685669
sheep3HashCode=2133927002
sheep2 =Sheep [name=tom, age=1, color=白色, address=蒙古羊]sheep2.friend=1836019240
sheep3 =Sheep [name=tom, age=1, color=白色, address=蒙古羊]sheep3.friend=1836019240
sheep4 =Sheep [name=tom, age=1, color=白色, address=蒙古羊]sheep4.friend=1836019240
sheep5 =Sheep [name=tom, age=1, color=白色, address=蒙古羊]sheep5.friend=1836019240

4、思考:

1、 sheep1 =sheep 而克隆的sheep2 ! = sheep

2、修改了sheep1的age ,sheep也改变了,而sheep2没改变

3、克隆的时候引用类型的HashCode值一样

很显然,Sheep sheep1 = sheep; sheep1和sheep指向同个地址,sheep1修改了,sheep也会修改,并不符合克隆特点,克隆就像孙大圣拔出猴毛, 变出其它孙大圣,变出的其他大圣。如果其他大圣被打。本体并不会受伤。用Cloneable接口下的clone()方法,克隆,默认是浅拷贝,引用类型的会直接引用传递,也就是只是将该成员变量的引用值(内存地址)复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例


原型模式概念

  1. 原型模式(Prototype 模式)是指: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

  2. 原型模式是一种创建型设计模式,允许一个对象再创建另外一个可定制的对象,无需知道如何创建的细节

  3. 工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象,这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建,即 对象.clone()

  4. 形象的理解:孙大圣拔出猴毛, 变出其它孙大圣

原型模式原理结构图-uml 类图

原理结构图说明

Prototype : 原型类,声明一个克隆自己的接口
ConcretePrototype: 具体的原型类, 实现一个克隆自己的操作
Client: 让一个原型对象克隆自己,从而创建一个新的对象(属性一样)

深入讨论-浅拷贝和深拷贝


浅拷贝基本介绍

  1. 对于数据类型是基本数据类型的成员变量,浅拷贝会直接进行值传递,也就是将该属性值复制一份给新的对象。
  2. 对于数据类型是引用数据类型的成员变量,比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等,那么浅拷贝会进行引用传递,也就是只是将该成员变量的引用值(内存地址)复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下,在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值
  3. 前面我们克隆羊就是浅拷贝
  4. 浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现

深拷贝基本介绍

  1. 复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
  2. 为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间,并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象,直到该对象可达的所有对象。也就是说,对象进行深拷贝要对整个对象(包括对象的引用类型)进行拷贝
  3. 深拷贝实现方式 1:重写 clone方法来实现深拷贝
  4. 深拷贝实现方式 2:通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

深拷贝应用实例

1) 引用类型

public class DeepCloneableTarget  implements Serializable, Cloneable{

    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String cloneName;
    private String cloneClass;
    //构造器
    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();
    }
}

2) 使用 重写 clone 方法实现深拷贝

3) 使用序列化来实现深拷贝

深拷贝对象

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();
        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());
            }
        }
    }
}

4) 测试实例

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 p2 = (DeepProtoType) p.clone();
        System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
        System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());

        //方式 2  完成深拷贝
        DeepProtoType p3 = (DeepProtoType) p.deepClone();
        System.out.println("p3.name=" + p.name + "p3.deepCloneableTarget=" + p3.deepCloneableTarget.hashCode());
    }
}

5) 代码演示

结果

p.name=宋江p.deepCloneableTarget=1735600054
p2.name=宋江p2.deepCloneableTarget=21685669
p3.name=宋江p3.deepCloneableTarget=1867083167


原型模式的注意事项和细节

  1. 创建新的对象比较复杂时,可以利用原型模式简化对象的创建过程,同时也能够提高效率

  2. 不用重新初始化对象,而是动态地获得对象运行时的状态

  3. 如果原始对象发生变化(增加或者减少属性),其它克隆对象的也会发生相应的变化,无需修改代码

  4. 在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码

  5. 缺点:需要为每一个类配备一个克隆方法,这对全新的类来说不是很难,但对已有的类进行改造时,需要修改其源代码,违背了 ocp原则

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