Java?深入理解創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式之原型模式
1.思考問題
現(xiàn)在有一只羊 tom,姓名為: tom,年齡為:1,顏色為:白色,請(qǐng)編寫程序創(chuàng)建和 tom羊?qū)傩酝耆嗤?0只羊。
按照傳統(tǒng)的思路來,我們可能會(huì)按照下面的方式去寫。
那么這種寫法的優(yōu)缺點(diǎn)自然而然就出來了:
- 優(yōu)點(diǎn)是比較好理解,簡(jiǎn)單易操作。
- 缺點(diǎn)是在創(chuàng)建新的對(duì)象時(shí),總是需要重新獲取原始對(duì)象的屬性,如果創(chuàng)建的對(duì)象比較復(fù)雜時(shí),效率較低。總是需要重新初始化對(duì)象,而不是動(dòng)態(tài)地獲得對(duì)象運(yùn)行時(shí)的狀態(tài),不夠靈活。
- 改進(jìn)的思路分析:Java中Object類是所有類的根類,Object類提供了一個(gè) clone()方法,該方法可以將一個(gè)Java對(duì)象復(fù)制一份,但是需要實(shí)現(xiàn)clone的Java類必須要實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口Cloneable,該接口表示該類能夠復(fù)制且具有復(fù)制的能力 => 原型模式。
2.什么是原型模式?
- 原型模式(Prototype模式)是指: 用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類,并且通過拷貝這些原型,創(chuàng)建新的對(duì)象。
- 原型模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式,允許一個(gè)對(duì)象再創(chuàng)建另外一個(gè)可定制的對(duì)象,無需知道如何創(chuàng)建的細(xì)節(jié)。
- 工作原理是: 通過將一個(gè)原型對(duì)象傳給那個(gè)要發(fā)動(dòng)創(chuàng)建的對(duì)象,這個(gè)要發(fā)動(dòng)創(chuàng)建的對(duì)象通過請(qǐng)求原型對(duì)象拷貝它們自己來實(shí)施創(chuàng)建,即對(duì)象.clone()。
原型模式相關(guān)的類圖如下:
3.克隆羊多莉案例代碼(淺拷貝)
這里由于我是新建的普通Java項(xiàng)目,并不是maven項(xiàng)目,所以沒法加lombok依賴。那么這里的構(gòu)造器、setter/getter方法顯得這個(gè)類的篇幅比較長(zhǎng)。。。
package com.szh.prototype.shallowclone; public class Sheep implements Cloneable { private String name; private Integer age; private String color; private Sheep friend; public Sheep(String name, Integer age, String color) { this.name = name; this.age = age; this.color = color; } public Sheep(String name, Integer age, String color, Sheep friend) { this.name = name; this.age = age; this.color = color; this.friend = friend; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public Integer getAge() { return age; } public void setAge(Integer age) { this.age = age; } public String getColor() { return color; } public void setColor(String color) { this.color = color; } public Sheep getFriend() { return friend; } public void setFriend(Sheep friend) { this.friend = friend; } @Override public String toString() { return "Sheep{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + ", color='" + color + '\'' + ", friend=" + friend + '}'; } //克隆該實(shí)例,使用默認(rèn)的clone方法來完成 @Override protected Object clone() { Sheep sheep = null; try { sheep = (Sheep) super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { System.out.println(e.getMessage()); } return sheep; } }
package com.szh.prototype.shallowclone; public class MainTest { public static void main(String[] args) { Sheep sheep = new Sheep("多莉",5,"黑白相間",new Sheep("喜羊羊",1,"白色")); Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone(); Sheep sheep3 = (Sheep) sheep.clone(); Sheep sheep4 = (Sheep) sheep.clone(); Sheep sheep5 = (Sheep) sheep.clone(); System.out.println(sheep + " sheep.friend.hashCode = " + sheep.getFriend().hashCode()); System.out.println(sheep2 + " sheep2.friend.hashCode = " + sheep2.getFriend().hashCode()); System.out.println(sheep3 + " sheep3.friend.hashCode = " + sheep3.getFriend().hashCode()); System.out.println(sheep4 + " sheep4.friend.hashCode = " + sheep4.getFriend().hashCode()); System.out.println(sheep5 + " sheep5.friend.hashCode = " + sheep5.getFriend().hashCode()); } }
從上面的運(yùn)行結(jié)果中可以看到,Sheep類中的前三個(gè)成員屬性都可以成功的拷貝,但是最后一個(gè)friend,它表示羊的朋友(也是Sheep類型,就是引用類型了)。而當(dāng)我們拷貝完成之后,應(yīng)該來說都是不一樣的新的對(duì)象,但是它們中的friend屬性的hashCode居然是一樣的?。?! 這里我們就要來聊一聊深拷貝和淺拷貝了。
淺拷貝:
- 對(duì)于數(shù)據(jù)類型是基本數(shù)據(jù)類型的成員變量,淺拷貝會(huì)直接進(jìn)行值傳遞,也就是將該屬性值復(fù)制一份給新的對(duì)象。
- 對(duì)于數(shù)據(jù)類型是引用數(shù)據(jù)類型的成員變量,比如說成員變量是某個(gè)數(shù)組、某個(gè)類對(duì)象等,那么淺拷貝會(huì)進(jìn)行引用傳遞,也就是只是將該成員變量的引用值(內(nèi)存地址〉復(fù)制一份給新的對(duì)象。因?yàn)閷?shí)際上兩個(gè)對(duì)象的該成員變量都指向同一個(gè)實(shí)例。在這種情況下,在一個(gè)對(duì)象中修改該成員變量會(huì)影響到另一個(gè)對(duì)象的該成員變量值。
- 前面我們克隆羊就是淺拷貝。淺拷貝是使用默認(rèn)的clone()方法來實(shí)現(xiàn):
sheep= (Sheep) super.clone();
深拷貝:
- 復(fù)制對(duì)象的所有基本數(shù)據(jù)類型的成員變量值。
- 為所有引用數(shù)據(jù)類型的成員變量申請(qǐng)存儲(chǔ)空間,并復(fù)制每個(gè)引用數(shù)據(jù)類型成員變量所引用的對(duì)象,直到該對(duì)象可達(dá)的所有對(duì)象。也就是說,對(duì)象進(jìn)行深拷貝要對(duì)整個(gè)對(duì)象(包括對(duì)象的引用類型)進(jìn)行拷貝。
- 深拷貝實(shí)現(xiàn)方式1: 重寫clone方法來實(shí)現(xiàn)深拷貝。
- 深拷貝實(shí)現(xiàn)方式2: 通過對(duì)象序列化實(shí)現(xiàn)深拷貝(推薦)。
4.深拷貝代碼案例
package com.szh.prototype.deepclone; import java.io.Serializable; public class DeepCloneableTarget implements Serializable, Cloneable { private static final long serialVersionUID = 1L; private String cloneName; private String cloneClass; public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) { this.cloneName = cloneName; this.cloneClass = cloneClass; } @Override public String toString() { return "DeepCloneableTarget{" + "cloneName='" + cloneName + '\'' + ", cloneClass='" + cloneClass + '\'' + '}'; } //因?yàn)樵擃惖膶傩裕际荢tring , 因此我們這里使用默認(rèn)的clone完成即可 @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } }
package com.szh.prototype.deepclone; import java.io.*; public class DeepPrototype implements Serializable, Cloneable { public String name; //String 屬性 public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用類型 public DeepPrototype() { super(); } @Override public String toString() { return "DeepPrototype{" + "name='" + name + '\'' + ", deepCloneableTarget=" + deepCloneableTarget + '}'; } //深拷貝 - 方式 1 使用clone 方法 @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { Object deep = null; deep = super.clone(); DeepPrototype deepPrototype = (DeepPrototype) deep; deepPrototype.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget) deepCloneableTarget.clone(); return deepPrototype; } //深拷貝 - 方式2 通過對(duì)象的序列化實(shí)現(xiàn) (推薦) public Object deepClone() { //創(chuàng)建流對(duì)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); //反序列化 bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()); ois = new ObjectInputStream(bis); DeepPrototype copyObj = (DeepPrototype) ois.readObject(); return copyObj; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return null; } finally { //關(guān)閉流 try { ois.close(); bis.close(); oos.close(); bos.close(); } catch (Exception e2) { System.out.println(e2.getMessage()); } } } }
package com.szh.prototype.deepclone; public class MainTest { public static void main(String[] args) throws Exception { DeepPrototype prototype = new DeepPrototype(); prototype.name = "張起靈"; prototype.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("小哥","悶油瓶"); //方式1 完成深拷貝 DeepPrototype prototype2 = (DeepPrototype) prototype.clone(); System.out.println("方式1 完成深拷貝"); System.out.println("prototype.name = " + prototype.name + ", prototype.deepCloneableTarget = " + prototype.deepCloneableTarget); System.out.println("prototype.deepCloneableTarget.hashCode = " + prototype.deepCloneableTarget.hashCode()); System.out.println("-------------------------------------------------------"); System.out.println("prototype2.name = " + prototype2.name + ", prototype2.deepCloneableTarget = " + prototype2.deepCloneableTarget); System.out.println("prototype2.deepCloneableTarget.hashCode = " + prototype2.deepCloneableTarget.hashCode()); System.out.println("=============================================================================="); //方式2 完成深拷貝 DeepPrototype prototype3 = (DeepPrototype) prototype.deepClone(); System.out.println("方式2 完成深拷貝"); System.out.println("prototype.name = " + prototype.name + ", prototype.deepCloneableTarget = " + prototype.deepCloneableTarget); System.out.println("prototype.deepCloneableTarget.hashCode = " + prototype.deepCloneableTarget.hashCode()); System.out.println("-------------------------------------------------------"); System.out.println("prototype3.name = " + prototype3.name + ", prototype3.deepCloneableTarget = " + prototype3.deepCloneableTarget); System.out.println("prototype3.deepCloneableTarget.hashCode = " + prototype3.deepCloneableTarget.hashCode()); } }
5.原型模式總結(jié)
- 創(chuàng)建新的對(duì)象比較復(fù)雜時(shí),可以利用原型模式簡(jiǎn)化對(duì)象的創(chuàng)建過程,同時(shí)也能夠提高效率。
- 不用重新初始化對(duì)象,而是動(dòng)態(tài)地獲得對(duì)象運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。
- 如果原始對(duì)象發(fā)生變化(增加或者減少屬性),其它克隆對(duì)象的也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化,無需修改代碼。
- 在實(shí)現(xiàn)深克隆的時(shí)候可能需要比較復(fù)雜的代碼。
- 缺點(diǎn): 需要為每一個(gè)類配備一個(gè)克隆方法,這對(duì)全新的類來說不是很難,但對(duì)已有的類進(jìn)行改造時(shí),需要修改其源代碼,違背了ocp原則。
到此這篇關(guān)于Java 深入理解創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式之原型模式的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 原型模式內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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