深入理解Java設(shè)計(jì)模式之原型模式
一、前言
單例模式可以避免重復(fù)創(chuàng)建消耗資源的對(duì)象，但是卻不得不共用對(duì)象。若是對(duì)象本身也不讓隨意訪問(wèn)修改時(shí)，怎么辦？通常做法是備份到副本，其它對(duì)象操作副本，最后獲取權(quán)限合并，類(lèi)似git上的PR操作。
二、什么是原型模式
原型模式用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類(lèi)，并通過(guò)拷貝這些原型創(chuàng)建新的對(duì)象。需要注意的關(guān)鍵字是，新的對(duì)象，類(lèi)沒(méi)變。.NET在System命名空間中提供了Cloneable接口，其中它提供唯一的方法Clone()，只需要實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口就可以完成原型模式了。由于它直接操作內(nèi)存中的二進(jìn)制流，當(dāng)大量操作或操作復(fù)雜對(duì)象時(shí)，性能優(yōu)勢(shì)將會(huì)很明顯。
三、原型模式的適用場(chǎng)景
多用于創(chuàng)建大對(duì)象，或初始化繁瑣的對(duì)象。如游戲中的背景，地圖。web中的畫(huà)布等等
以下場(chǎng)景適用：
一是類(lèi)初始化需要消化非常多的資源，這個(gè)資源包括數(shù)據(jù)、硬件資源等；
二是通過(guò) 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(wèn)權(quán)限，則可以使用原型模式；
三是一個(gè)對(duì)象需要提供給其他對(duì)象訪問(wèn)，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。
在實(shí)際項(xiàng)目中，原型模式很少單獨(dú)出現(xiàn)，一般是和工廠方法模式一起出現(xiàn)，通過(guò) clone的方法創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，然后由工廠方法提供給調(diào)用者。
四、原型模式的實(shí)現(xiàn)
以簡(jiǎn)歷的復(fù)印來(lái)舉例
1.淺拷貝實(shí)現(xiàn)
定義工作經(jīng)歷類(lèi)
/// <summary>
/// 工作經(jīng)歷類(lèi)
/// </summary>
public class WorkExperience
{
private string _workDate;
public string WorkDate
{
get { return _workDate; }
set { _workDate = value; }
}
private string _company;
public string Company
{
get { return _company; }
set { _company = value; }
}
}
定義簡(jiǎn)歷類(lèi)
/// <summary>
/// 簡(jiǎn)歷類(lèi)
/// </summary>
class Resume : ICloneable
{
private string name;
private string sex;
private string age;
private WorkExperience work;
public Resume(string name)
{
this.name = name;
work = new WorkExperience();
}
/// <summary>
/// 設(shè)置個(gè)人信息
/// </summary>
/// <param name="sex"></param>
/// <param name="age"></param>
public void SetPersonalInfo(string sex, string age)
{
this.sex = sex;
this.age = age;
}
/// <summary>
/// 設(shè)置工作經(jīng)歷
/// </summary>
/// <param name="workDate"></param>
/// <param name="company"></param>
public void SetWorkExperience(string workDate, string company)
{
work.WorkDate = workDate;
work.Company = company;
}
/// <summary>
/// 顯示
/// </summary>
public void Display()
{
Console.WriteLine("{0}{1}{2}", name, sex, age);
Console.WriteLine("工作經(jīng)歷：{0}{1}", work.WorkDate, work.Company);
}
public object Clone()
{
//創(chuàng)建當(dāng)前object的淺表副本
return (object)this.MemberwiseClone();
}
}
客戶(hù)端調(diào)用
static void Main(string[] args)
{
Resume a = new Resume("張三");
a.SetPersonalInfo("男", "30");
a.SetWorkExperience("2010-2018", "騰訊公司");
Resume b = (Resume)a.Clone();
b.SetWorkExperience("2010-2015", "阿里公司");
Resume c = (Resume)a.Clone();
c.SetPersonalInfo("女", "18"); c.SetWorkExperience("2010-2015", "百度公司");
a.Display();
b.Display();
c.Display();
Console.Read();
}
結(jié)果
張三 男 30
工作經(jīng)歷 2010-2018 騰訊公司
張三 男 30
工作經(jīng)歷 2010-2018 騰訊公司
張三 女 18
工作經(jīng)歷 2010-2018 騰訊公司
被復(fù)制對(duì)象的所有變量都含有與原來(lái)的對(duì)象相同的值，而所有的對(duì)其他對(duì)象的引用都仍然指向原來(lái)的對(duì)象，這就是淺復(fù)制。但是我們可能需要這樣一種需求，要把復(fù)制的對(duì)象所引用的對(duì)象都復(fù)制一遍。比如剛才的例子，我希望a、b、c三個(gè)引用的對(duì)象都是不同的。復(fù)制時(shí)就一變二，二變?nèi)?。此時(shí)，我們就要用的方式叫“深復(fù)制”
2.深拷貝實(shí)現(xiàn)
深復(fù)制把引用對(duì)象的變量指向復(fù)制過(guò)的新對(duì)象，而不是原來(lái)被引用的對(duì)象
/// <summary>
/// 工作經(jīng)歷類(lèi)
/// </summary>
public class WorkExperience:ICloneable
{
private string _workDate;
public string WorkDate
{
get { return _workDate; }
set { _workDate = value; }
}
private string _company;
public string Company
{
get { return _company; }
set { _company = value; }
}
public object Clone()
{
//創(chuàng)建當(dāng)前object的淺表副本
return (object)this.MemberwiseClone();
}
}
/// <summary>
/// 簡(jiǎn)歷類(lèi)
/// </summary>
class Resume : ICloneable
{
private string name;
private string sex;
private string age;
private WorkExperience work;
public Resume(string name)
{
this.name = name;
work = new WorkExperience();
}
private Resume(WorkExperience work)
{
//提供Clone方法調(diào)用的私有構(gòu)造函數(shù)，以便克隆“工作經(jīng)歷”數(shù)據(jù)
this.work = (WorkExperience)work.Clone();
}
/// <summary>
/// 設(shè)置個(gè)人信息
/// </summary>
/// <param name="sex"></param>
/// <param name="age"></param>
public void SetPersonalInfo(string sex, string age)
{
this.sex = sex;
this.age = age;
}
/// <summary>
/// 設(shè)置工作經(jīng)歷
/// </summary>
/// <param name="workDate"></param>
/// <param name="company"></param>
public void SetWorkExperience(string workDate, string company)
{
work.WorkDate = workDate;
work.Company = company;
}
/// <summary>
/// 顯示
/// </summary>
public void Display()
{
Console.WriteLine("{0}{1}{2}", name, sex, age);
Console.WriteLine("工作經(jīng)歷：{0}{1}", work.WorkDate, work.Company);
}
public object Clone()
{
//調(diào)用私有的構(gòu)造方法，讓“工作經(jīng)歷”克隆完成，然后再給這個(gè)簡(jiǎn)歷對(duì)象的相關(guān)字段賦值，
//最終返回一個(gè)深復(fù)制的簡(jiǎn)歷對(duì)象
Resume obj = new Resume(this.work);
obj.name = this.name;
obj.sex = this.sex;
obj.age = this.age;
return obj;
}
}
客戶(hù)端調(diào)用代碼一樣
結(jié)果
張三 男 30
工作經(jīng)歷 2010-2018 騰訊公司
張三 男 30
工作經(jīng)歷 2010-2015 阿里公司
張三 女 18
工作經(jīng)歷 2010-2015 百度公司
由于在一些特定場(chǎng)合，會(huì)經(jīng)常涉及深復(fù)制和淺復(fù)制，比如說(shuō)，數(shù)據(jù)集對(duì)象DataSet，它就有Clone()方法和Copy()方法，Clone()方法用來(lái)復(fù)制DataSet的結(jié)構(gòu)，但不復(fù)制DataSet的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了原型模式的淺復(fù)制，
Copy()方法不但復(fù)制結(jié)構(gòu)，還復(fù)制數(shù)據(jù)，其實(shí)就是實(shí)現(xiàn)了原型模式的深復(fù)制。
五、總結(jié)
原型模式通過(guò)Object的clone()方法實(shí)現(xiàn)，由于是內(nèi)存操作，無(wú)視構(gòu)造方法和訪問(wèn)權(quán)限，直接獲取新的對(duì)象。但對(duì)于引用類(lèi)型，需使用深拷貝，其它淺拷貝即可。
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