java设计模式--原型模式详解


Posted in Java/Android onJuly 21, 2021

引例

问题:

现在有一只羊(包含属性:名字Dolly、年龄2),需要克隆10只属性完全相同的羊。

一般解法:

定义Sheep类表示羊,包括构造器、getter()和toString()。

public class Sheep {
    private String name;
    private int age;
    public Sheep(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

在客户端实例化多利,然后再根据多利的属性去实例化10只羊。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);
        Sheep sheep1 = new Sheep(sheepDolly.getName(), sheepDolly.getAge());
        Sheep sheep2 = new Sheep(sheepDolly.getName(), sheepDolly.getAge());
        Sheep sheep3 = new Sheep(sheepDolly.getName(), sheepDolly.getAge());
        //....
        System.out.println(sheep1+",hashCode:"+sheep1.hashCode());
        System.out.println(sheep2+",hashCode:"+sheep2.hashCode());
        System.out.println(sheep3+",hashCode:"+sheep3.hashCode());
        //...
    }
}

运行结果

java设计模式--原型模式详解

优缺点:

这种方法是我们首先很容易就能想到的,也是绝大多数人的第一做法。

但缺点也很明显,每次创建新对象时需要获取原始对象的属性,对象复杂时效率很低;此外不能动态获得对象运行时的状态,若类增减属性需要改动代码。

下面我们看下原型模式的解法。

原型模式

原型模式(Prototype Pattern)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。即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。

工作原理:将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。即用基类Object的clone()方法或序列化。

UML类图:

java设计模式--原型模式详解

  • 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: 客户端让一个原型对象克隆自己,从而创建一个新的对象

原型模式又可分为浅拷贝和深拷贝,区别在于对引用数据类型的成员变量的拷贝,小朋友你是否有很多问号? 不急 ,看完这两种方法实现你就懂了。

浅拷贝

在原先Sheep类基础上实现Cloneable接口,重写clone方法。

public class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    @Override
    protected Object clone()  {//克隆该实例,使用默认的clone方法来完成
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep)super.clone();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }
    public Sheep(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);
        Sheep sheep1 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        //....
        System.out.println("sheep1:"+sheep1+",hashCode:" + sheep1.hashCode());
        System.out.println("sheep2:"+sheep2+",hashCode:" + sheep2.hashCode());
        System.out.println("sheep3:"+sheep3+",hashCode:" + sheep3.hashCode());
        //...
    }
}

运行结果

java设计模式--原型模式详解

至此,原型模式的浅拷贝也成功克隆了三个对象,但是看进度条发现并不简单。

现在小羊有了一个朋友小牛,Sheep类添加了一个引用属性Cow,我们同样再克隆一遍。

Sheep类

public class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    public Cow friend;//新朋友Cow对象,其余不变
    @Override
    protected Object clone()  {
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep)super.clone();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }
    public Sheep(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

新添的Cow类

public class Cow {
    private String name;
    private int age;
    public Cow(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Cow{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

客户端调用克隆

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);
        sheepDolly.friend=new Cow("Tom",1); //并实例化朋友
        Sheep sheep1 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        //....
        System.out.println("sheep1:"+sheep1+",hashCode:" + sheep1.hashCode());
        System.out.println("sheep1.friend:"+sheep1.friend+",hashCode:" + sheep1.friend.hashCode()+'\n');
        System.out.println("sheep2:"+sheep2+",hashCode:" + sheep2.hashCode());
        System.out.println("sheep2.friend:"+sheep2.friend+",hashCode:" + sheep2.friend.hashCode()+'\n');
        System.out.println("sheep3:"+sheep3+",hashCode:" + sheep3.hashCode());
        System.out.println("sheep3.friend:"+sheep3.friend+",hashCode:" + sheep3.friend.hashCode()+'\n');
        //...
    }
}

运行结果

java设计模式--原型模式详解

通过运行结果发现,浅拷贝通过Object的clone()成功克隆实例化了三个新对象,但是并没有克隆实例化对象中的引用属性,也就是没有克隆friend对象(禁止套娃 ),三个新克隆对象的friend还是指向原克隆前的friend,即同一个对象。

这样的话,他们四个的friend是引用同一个,若一个对象修改了friend属性,势必会影响其他三个对象的该成员变量值。

小结:

  • 浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现
  • 基本数据类型的成员变量,浅拷贝会直接进行值传递(复制属性值给新对象)。
  • 引用数据类型的成员变量,浅拷贝会进行引用传递(复制引用值(内存地址)给新对象)。

深拷贝

方法一:

机灵的人儿看出,再clone一遍cow不就好了,但是手动递归下去不推荐。

1.Cow类也实现Cloneable接口

public class Cow implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    public Cow(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    //无引用类型,直接clone即可
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone(); //直接抛出了,没用try-catch
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Cow{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

Sheep类的clone再添加调用cow的clone

public class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    public Cow friend;//新朋友Cow对象,其余不变
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object deep = null;
        //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,进行再次clone
        Sheep sheep = (Sheep)deep;
        sheep.friend  = (Cow)friend.clone();
        return sheep;
    }
    public Sheep(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);
        sheepDolly.friend=new Cow("Tom",1); //并实例化朋友
        Sheep sheep1 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        //....
        System.out.println("sheep1:"+sheep1+",hashCode:" + sheep1.hashCode());
        System.out.println("sheep1.friend:"+sheep1.friend+",hashCode:" + sheep1.friend.hashCode()+'\n');
        System.out.println("sheep2:"+sheep2+",hashCode:" + sheep2.hashCode());
        System.out.println("sheep2.friend:"+sheep2.friend+",hashCode:" + sheep2.friend.hashCode()+'\n');
        System.out.println("sheep3:"+sheep3+",hashCode:" + sheep3.hashCode());
        System.out.println("sheep3.friend:"+sheep3.friend+",hashCode:" + sheep3.friend.hashCode()+'\n');
        //...
    }
}

运行结果

java设计模式--原型模式详解

方法二:

通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

1.Cow类实现序列化接口,不必实现Cloneable接口了

public class Cow implements Serializable {
    private String name;
    private int age;
    public Cow(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Cow{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

2.在Sheep类实现序列化接口

public class Sheep implements Serializable { //实现序列化接口
    private String name;
    private int age;
    public Cow friend;

    public Sheep(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    public Object deepClone() { //深拷贝
        //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);
            Sheep sheep = (Sheep) ois.readObject();
            return sheep;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        } finally {
            //关闭流
            try {
                bos.close();
                oos.close();
                bis.close();
                ois.close();
            } catch (Exception e2) {
                System.out.println(e2.getMessage());
            }
        }
    }
}

3.客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);
        sheepDolly.friend=new Cow("Tom",1); //并实例化朋友
        Sheep sheep1 = (Sheep)sheepDolly.deepClone();
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheepDolly.deepClone();
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheepDolly.deepClone();
        //....
        System.out.println("sheep1:"+sheep1+",hashCode:" + sheep1.hashCode());
        System.out.println("sheep1.friend:"+sheep1.friend+",hashCode:" + sheep1.friend.hashCode()+'\n');
        System.out.println("sheep2:"+sheep2+",hashCode:" + sheep2.hashCode());
        System.out.println("sheep2.friend:"+sheep2.friend+",hashCode:" + sheep2.friend.hashCode()+'\n');
        System.out.println("sheep3:"+sheep3+",hashCode:" + sheep3.hashCode());
        System.out.println("sheep3.friend:"+sheep3.friend+",hashCode:" + sheep3.friend.hashCode()+'\n');
        //...
    }
}

运行结果

java设计模式--原型模式详解

原型模式总结:

  • 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
  • 可以不用重新初始化对象,动态地获得对象运行时的状态。
  • 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
  • 若成员变量无引用类型,浅拷贝clone即可;若引用类型的成员变量很少,可考虑递归实现clone,否则推荐序列化。

总结

本篇文章就到这里了,希望能给你带来帮助,也希望您能够多多关注三水点靠木的更多内容!

Java/Android 相关文章推荐
教你用Java Swing实现自助取款机系统
Jun 11 Java/Android
源码解读Spring-Integration执行过程
Jun 11 Java/Android
分享一些Java的常用工具
Jun 11 Java/Android
Java Dubbo框架知识点梳理
Jun 26 Java/Android
Jackson 反序列化时实现大小写不敏感设置
Jun 29 Java/Android
spring boot项目application.properties文件存放及使用介绍
Jun 30 Java/Android
Springboot配置suffix指定mvc视图的后缀方法
Jul 03 Java/Android
java executor包参数处理功能 
Feb 15 Java/Android
SpringBoot+Redis实现布隆过滤器的示例代码
Mar 17 Java/Android
SpringBoot2零基础到精通之数据库专项精讲
Mar 22 Java/Android
Android开发之底部导航栏的快速实现
Apr 28 Java/Android
java实现自定义时钟并实现走时功能
Jun 21 Java/Android
SpringBoot快速入门详解
java设计模式--三种工厂模式详解
gateway与spring-boot-starter-web冲突问题的解决
Jul 16 #Java/Android
springboot集成springCloud中gateway时启动报错的解决
Jul 16 #Java/Android
JavaWeb 入门篇(3)ServletContext 详解 具体应用
JavaWeb 入门:Hello Servlet
JavaWeb 入门篇:创建Web项目,Idea配置tomcat
You might like
小偷PHP+Html+缓存
2006/12/20 PHP
PHP中使用CURL伪造来路抓取页面或文件
2011/05/04 PHP
php函数serialize()与unserialize()用法实例
2014/11/06 PHP
Django中通过定时任务触发页面静态化的处理方式
2018/08/29 PHP
40款非常棒的jQuery 插件和制作教程(系列二)
2011/11/02 Javascript
jQuery基本选择器选择元素使用介绍
2013/04/18 Javascript
js 距离某一时间点时间是多少实现代码
2013/10/14 Javascript
Javascript仿PHP $_GET获取URL中的参数
2014/05/12 Javascript
JavaScript使用Math.Min返回两个数中较小数的方法
2015/04/06 Javascript
JS实现三级折叠菜单特效,其它级可自动收缩
2015/08/06 Javascript
jQuery删除当前节点元素
2016/12/07 Javascript
JavaScript实现的简单加密解密操作示例
2018/06/01 Javascript
vue多次循环操作示例
2019/02/08 Javascript
Angular脚手架开发的实现步骤
2019/04/09 Javascript
浅探express路由和中间件的实现
2019/09/30 Javascript
JS中类的静态方法,静态变量,实例方法,实例变量区别与用法实例分析
2020/03/14 Javascript
[01:29]Ti4循环赛第三日精彩回顾
2014/07/13 DOTA
[44:40]Serenity vs Pain 2018国际邀请赛小组赛BO2 第一场 8.19
2018/08/21 DOTA
使用Python的Twisted框架构建非阻塞下载程序的实例教程
2016/05/25 Python
解决安装tensorflow遇到无法卸载numpy 1.8.0rc1的问题
2018/06/13 Python
python 列表降维的实例讲解
2018/06/28 Python
Python实现输入二叉树的先序和中序遍历,再输出后序遍历操作示例
2018/07/27 Python
解决Numpy中sum函数求和结果维度的问题
2019/12/06 Python
python支持多线程的爬虫实例
2019/12/21 Python
将python包发布到PyPI和制作whl文件方式
2019/12/25 Python
pytorch 模拟关系拟合——回归实例
2020/01/14 Python
如何解决tensorflow恢复模型的特定值时出错
2020/02/06 Python
python+selenium+chrome批量文件下载并自动创建文件夹实例
2020/04/27 Python
python开发一款翻译工具
2020/10/10 Python
CSS3的Flexbox布局的简明入门指南
2016/04/08 HTML / CSS
Shopee马来西亚:随拍即卖,最佳行动电商拍卖平台
2017/06/05 全球购物
高中英语演讲稿范文
2014/04/24 职场文书
因个人原因离职的辞职信范文
2015/05/12 职场文书
观后感格式
2015/06/19 职场文书
2015年校医个人工作总结
2015/07/24 职场文书
mysql多表查询-笔记七
2021/04/05 MySQL