本文實(shí)例講述了Android編程設(shè)計(jì)模式之原型模式。分享給大家供大家參考，具體如下：

一、介紹

原型模式是一個(gè)創(chuàng)建型的模式。原型二字表明了該模型應(yīng)該有一個(gè)樣板實(shí)例，用戶從這個(gè)樣板對(duì)象中復(fù)制出一個(gè)內(nèi)部屬性一致的對(duì)象，這個(gè)過程也就是我們俗稱的“克隆”。被復(fù)制的實(shí)例就是我們所稱的“原型”，這個(gè)原型也是可定制的。原型模型多用于創(chuàng)建復(fù)雜的或者構(gòu)造耗時(shí)的實(shí)例，因?yàn)檫@種情況下，復(fù)制一個(gè)已經(jīng)存在的實(shí)例可使程序運(yùn)行更高效。

二、定義

用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類，并通過拷貝這些原型創(chuàng)建新的對(duì)象。

三、使用場(chǎng)景

（1）類初始化需要消耗非常多的資源，這個(gè)資源包括數(shù)據(jù)、硬件資源等，通過原型拷貝避免這些消耗。

（2）通過new產(chǎn)生一個(gè)對(duì)象需要非常繁瑣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備或訪問權(quán)限，這時(shí)可以使用原型模式。

（3）一個(gè)對(duì)象需要提供給其他對(duì)象訪問，而且各個(gè)調(diào)用者可能都需要修改其值時(shí)，可以考慮使用原型模式拷貝多個(gè)對(duì)象供調(diào)用者使用，即保護(hù)性拷貝。

需要注意的是，通過實(shí)行Cloneable接口的原型模式在調(diào)用clone函數(shù)構(gòu)造實(shí)例時(shí)并不一定比通過new操作速度快，只有當(dāng)通過new構(gòu)造對(duì)象較為耗時(shí)或者說成本較高時(shí)，通過clone方法才能夠獲得效率上的提升。因此，在使用Cloneable時(shí)需要考慮構(gòu)建對(duì)象的成本以及做一些效率上的測(cè)試。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)原型模式也不一定非要實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，也有其他的實(shí)現(xiàn)方式，這里將會(huì)對(duì)這些一一說明。

四、原型模型的UML類圖

圖中角色介紹：

Client：客戶端用戶。

Prototype：抽象類或者接口，聲明具備clone能力。

ConcretePrototype：具體的原型類。

五、原型模式的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)

下面以簡(jiǎn)單的文檔拷貝為例來演示一下簡(jiǎn)單的原型模式，我們?cè)谶@個(gè)例子中首先創(chuàng)建了一個(gè)文檔對(duì)象，即WordDocument，這個(gè)文檔中含有文字和圖片。用戶經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間的內(nèi)容編輯后，打算對(duì)該文檔做進(jìn)一步的編輯，但是，這個(gè)編輯后的文檔是否會(huì)被采用還不確定，因此，為了安全起見，用戶需要將當(dāng)前文檔拷貝一份，然后再在文檔副本上進(jìn)行修改，這與《Effective Java》一書中提到的保護(hù)性拷貝有些類似，如此，這個(gè)原始文檔就是我們上述所說的樣板實(shí)例，也就是將要被“克隆”的對(duì)象，我們成為原型：

示例代碼：

/**
 * 文檔類型，扮演的是ConcretePrototype角色，而cloneable是代表prototype角色
 */
public class WordDocument implements Cloneable {
 //文本
 private String mText;
 //圖片名列表
 private ArrayList<String> mImages = new ArrayList<String>();
 public WordDocument(){
  System.out.println("-------- WordDocument構(gòu)造函數(shù) --------");
 }
 public String getText(){
  return this.mText;
 }
 public void setText(String text){
  this.mText = text;
 }
 public ArrayList<String> getImages(){
  return this.mImages;
 }
 public void setImages(ArrayList<String> images){
  this.mImages = images;
 }
 public void addImage(String img){
  this.mImages.add(img);
 }
 /**
  * 打印文檔
  */
 public void showDocument(){
  System.out.println("-------- Word Content Start --------");
  System.out.println("Text : " + this.mText);
  System.out.println("Images List : ");
  for(String image : mImages){
   System.out.println("image name : " + image);
  }
  System.out.println("-------- Word Content End --------");
 }
 @Override
 protected WordDocument clone(){
  try{
   WordDocument doc = (WordDocument)super.clone();
   doc.mText = this.mText;
   doc.mImages = this.mImages;
   return doc;
  }catch(Exception e){}
  return null;
 }
}

執(zhí)行方法：

public static void main(String[] args) throws IOException {
  //1.構(gòu)建文檔對(duì)象
  WordDocument originDoc = new WordDocument();
  //2.編輯文檔，添加圖片等
  originDoc.setText("這是一篇文檔");
  originDoc.addImage("圖片一");
  originDoc.addImage("圖片二");
  originDoc.addImage("圖片三");
  originDoc.showDocument();
  //以原始文檔為原型，拷貝一份副本
  WordDocument doc2 = originDoc.clone();
  doc2.showDocument();
  //修改文檔副本
  doc2.setText("這是修改過的Doc2文本");
  doc2.addImage("這是新添加的圖片");
  originDoc.showDocument();
  doc2.showDocument();
}

執(zhí)行結(jié)果：

-------- WordDocument構(gòu)造函數(shù) --------
//originDoc
-------- Word Content Start --------
Text : 這是一篇文檔
Images List :
image name : 圖片一
image name : 圖片二
image name : 圖片三
-------- Word Content End --------

//doc2
-------- Word Content Start --------
Text : 這是一篇文檔
Images List :
image name : 圖片一
image name : 圖片二
image name : 圖片三
-------- Word Content End --------

//副本修改后originDoc
-------- Word Content Start --------
Text : 這是一篇文檔
Images List :
image name : 圖片一
image name : 圖片二
image name : 圖片三
image name : 這是新添加的圖片
-------- Word Content End --------

//副本修改后doc2
-------- Word Content Start --------
Text : 這是修改過的Doc2文本
Images List :
image name : 圖片一
image name : 圖片二
image name : 圖片三
image name : 這是新添加的圖片
-------- Word Content End --------

這里我們發(fā)現(xiàn)通過修改doc2后，只是影響了originDoc的mImages，而沒有改變mText。

六、淺拷貝和深拷貝

上述原型模式的實(shí)現(xiàn)實(shí)際上只是一個(gè)淺拷貝，也稱影子拷貝，這份拷貝實(shí)際上并不是將原始的文檔的所有字段都重新構(gòu)造了一份，而是副本文檔的字段引用原始文檔的字段，如下圖：

細(xì)心的讀者可能從上面的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，最后兩個(gè)文檔信息輸出是一致的。我們?cè)赿oc2添加了一張圖片，但是，同時(shí)也顯示在originDoc中，這是怎么回事呢？學(xué)習(xí)過C++的讀者都會(huì)有比較深刻的體會(huì)，這是因?yàn)樯衔闹蠾ordDocument的clone方法中只是簡(jiǎn)單的進(jìn)行了淺拷貝，引用類型的新對(duì)象doc2.mImages只是單純的指向了this.mImages引用，并沒有重新構(gòu)造一個(gè)mImages對(duì)象，然后將原始文檔中的圖片添加到新的mImages對(duì)象中，這樣就導(dǎo)致doc2.mImages與原始文檔中的是同一個(gè)對(duì)象，因此，修改了其中一個(gè)文檔中的圖片，另一個(gè)文檔也會(huì)受影響。那么如何解決這個(gè)問題呢？答案就是采用深拷貝，即在拷貝對(duì)象時(shí)，對(duì)于引用型的字段也要采用拷貝的形式，而不是單純引用的形式。

clone方法修改如下(其他不變)：

@Override
protected WordDocument clone(){
  try{
   WordDocument doc = (WordDocument)super.clone();
   doc.mText = this.mText;
   //對(duì)mImages對(duì)象也調(diào)用clone()函數(shù)，進(jìn)行深拷貝
   doc.mImages = (ArrayList<String>)this.mImages.clone();
   return doc;
  }catch(Exception e){}
  return null;
}

修改后在執(zhí)行上述代碼的結(jié)果是：

-------- WordDocument構(gòu)造函數(shù) --------
//originDoc
-------- Word Content Start --------
Text : 這是一篇文檔
Images List :
image name : 圖片一
image name : 圖片二
image name : 圖片三
-------- Word Content End --------

//doc2
-------- Word Content Start --------
Text : 這是一篇文檔
Images List :
image name : 圖片一
image name : 圖片二
image name : 圖片三
-------- Word Content End --------

//副本修改后originDoc
-------- Word Content Start --------
Text : 這是一篇文檔
Images List :
image name : 圖片一
image name : 圖片二
image name : 圖片三
-------- Word Content End --------

//副本修改后doc2
-------- Word Content Start --------
Text : 這是修改過的Doc2文本
Images List :
image name : 圖片一
image name : 圖片二
image name : 圖片三
image name : 這是新添加的圖片
-------- Word Content End --------

可以看出現(xiàn)在互不影響，這個(gè)叫做深拷貝。

接著上面的疑問，其實(shí)String類型在淺拷貝時(shí)和引用類型一樣，沒有單獨(dú)復(fù)制，而是引用同一地址，因?yàn)镾tring沒有實(shí)現(xiàn)cloneable接口，也就是說只能復(fù)制引用。（這里我們可以查看源碼可以看到，而ArrayList實(shí)現(xiàn)了cloneable接口）但是當(dāng)修改其中的一個(gè)值的時(shí)候，會(huì)新分配一塊內(nèi)存用來保存新的值，這個(gè)引用指向新的內(nèi)存空間，原來的String因?yàn)檫€存在指向他的引用，所以不會(huì)被回收，這樣，雖然是復(fù)制的引用，但是修改值的時(shí)候，并沒有改變被復(fù)制對(duì)象的值。

所以在很多情況下，我們可以把String在clone的時(shí)候和基本類型做相同的處理，只是在equals時(shí)注意一些就行了。

原型模式是非常簡(jiǎn)單的一個(gè)模式，它的核心問題就是對(duì)原始對(duì)象進(jìn)行拷貝，在這個(gè)模式的使用過程中需要注意的一點(diǎn)就是：深、淺拷貝的問題。在開發(fā)過程中，為了減少錯(cuò)誤，作者建議使用該模式時(shí)盡量使用深拷貝，避免操作副本時(shí)影響原始對(duì)象的問題。

七、Android源碼中的原型模式

示例代碼：

Uri uri = Uri.parse("smsto:110");
Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_SEND,uri);
intent.putExtra("sms_body", "The SMS text");
//克隆
Intent intent2 = (Intent)intent.clone();
startActivity(intent2);

八、總結(jié)

原型模式本質(zhì)上就是對(duì)象的拷貝，與C++中的拷貝構(gòu)造函數(shù)有些類似，它們之間容易出現(xiàn)的問題也都是深拷貝、淺拷貝。使用原型模式可以解決構(gòu)建復(fù)雜對(duì)象的資源消耗問題，能夠在某些場(chǎng)景下提升創(chuàng)建對(duì)象的效率。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）原型模式是在內(nèi)存中二進(jìn)制流的拷貝，要比直接new一個(gè)對(duì)象性能好很多，特別是要在一個(gè)循環(huán)體內(nèi)產(chǎn)生大量對(duì)象時(shí)，原型模式可能更好的體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)。

（2）還有一個(gè)重要的用途就是保護(hù)性拷貝，也就是對(duì)某個(gè)對(duì)象對(duì)外可能是只讀的，為了防止外部對(duì)這個(gè)只讀對(duì)象的修改，通常可以通過返回一個(gè)對(duì)象拷貝的形式實(shí)現(xiàn)只讀的限制。

缺點(diǎn)：

（1）這既是它的優(yōu)點(diǎn)也是缺點(diǎn)，直接在內(nèi)存中拷貝，構(gòu)造函數(shù)是不會(huì)執(zhí)行的，在實(shí)際開發(fā)中應(yīng)該注意這個(gè)潛在問題。優(yōu)點(diǎn)是減少了約束，缺點(diǎn)也是減少了約束，需要大家在實(shí)際應(yīng)用時(shí)考慮。

（2）通過實(shí)現(xiàn)Cloneable接口的原型模式在調(diào)用clone函數(shù)構(gòu)造實(shí)例時(shí)并不一定比通過new操作速度快，只有當(dāng)通過new構(gòu)造對(duì)象較為耗時(shí)或者說成本較高時(shí)，通過clone方法才能夠獲得效率上的提升。

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希望本文所述對(duì)大家Android程序設(shè)計(jì)有所幫助。

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