設計模式之原型模式

jsyzchen 發布于2019-08-16 10:58 / 464人閱讀

摘要：但是這種復制技術在的世界里早已出現，就是原型模式什么是原型模式用原型實例指定創建對象的種類，并且通過拷貝這些原型創建新的對象類圖原型模式是設計模式中最簡單的，沒有之一。

前言

在現實世界中，我們通常會感覺到分身乏術。要是自己有分身那該多好啊，一個用來工作，一個用來看電視，一個用來玩游戲（無意中透露了自己單身狗的身份-。-）,其實就是克隆，這種技術存在著很大的弊端，所以現在是禁止使用的。但是這種復制技術在java的世界里早已出現，就是原型模式

什么是原型模式

用原型實例指定創建對象的種類，并且通過拷貝這些原型創建新的對象

uml類圖

原型模式是設計模式中最簡單的，沒有之一。因為它的核心就是一個clone方法，通過這個方法完成對象的克隆。java提供了cloneable接口來標示這個對象是有可能被克隆的，這個接口只具有標記作用，在jvm中只有具有這個標記的對象才有可能被克隆。有可能克隆變成可以被克隆，就需要我們重寫clone方法

淺拷貝

public class Person implements Cloneable{

    public Person() {
        System.out.println("構造函數執行了");
    }

    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    protected Person clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Person) super.clone();
    }
}

public class Client {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Person person = new Person();
        person.setName("bin");

        Person person1=person.clone();
        person1.setName("123");
        System.out.println(person.getName()+"---"+person1.getName());
    }
}
測試結果:
構造函數執行了
bin---123

通過以上例子可以得知，實現cloneable接口，復寫clone方法，即可對對象進行復制。有一個問題clone方法是怎么創建對象的？可以看到，構造函數只執行了一次，這就說明clone方法是不會調用構造函數的，它其實是內存二進制流的拷貝，比直接new對象性能要好很多。
標題是淺拷貝，那到底什么是淺拷貝呢？先不要著急，我們來改動下例子：

public class Person implements Cloneable{

    private List valueList = new ArrayList<>();

    public void setValue(){
        valueList.add("1");
    }
    public List getValue(){
        return valueList;
    }
    
    @Override
    protected Person clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Person) super.clone();
    }
}

public class Client {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Person person = new Person();
        person.setValue();

        Person person1=person.clone();
        person1.setValue();
        System.out.println(person1.getValue());
    }
}
測試過程:
構造函數執行了
[1, 1]

或許你會很費解明明進行了拷貝，應該只會打印一個“1”啊，，為什么person1.getValue()會打印出兩個“1”呢？因為java做了一個偷懶的拷貝動作，Object提供的clone方法只拷貝本對象，對其引用對象和內部數組都不拷貝，只是將地址拷貝過來用，這種拷貝方式就是淺拷貝。但是String對象例外，因為java本就希望將String看成基本數據類型，它沒有clone方法，并且它的處理機制非常特殊，通過字符串池在內存中創建新的字符串，我們只要把其看待成基本數據類型就可以了。

深拷貝

當拷貝的對象中有引用對象或者數組時，我們通過淺拷貝獲得復制對象是不安全的。怎么解決呢？我們可以通過深拷貝來解決這個問題，下面繼續改造例子學習深拷貝：

public class Person implements Cloneable{

    private ArrayList valueList = new ArrayList<>();

    public void setValue(){
        valueList.add("1");
    }
    public List getValue(){
        return valueList;
    }

    @Override
    protected Person clone() throws CloneNotSupportedException {
        Person person=(Person) super.clone();
        person.valueList= (ArrayList) this.valueList.clone();
        return person;
    }
}

public class Client {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Person person = new Person();
        person.setValue();

        Person person1=person.clone();
        person1.setValue();
        System.out.println(person.getValue());
        System.out.println(person1.getValue());
    }
}
測試結果:
person:[1]
person1[1, 1]

通過對引用對象和數組的進行獨立的拷貝，就完成了深拷貝，每個person對象都會有自己的valueList。

clone和final

對象的clone和對象內的final是互相沖突的，下面我們來看個圖片:

當我們將valueList增加final關鍵字，對其clone編譯會報錯，解決辦法就是不要加final關鍵字(感覺像是廢話...)

總結

原型模式和現實世界中說的克隆基本一樣。原型模式是內存二進制流的拷貝，比new對象性能高很多，尤其是當創建這個對象需要數據庫或者其他硬件資源時尤為明顯。另外我們需要注意的就是當復制的對象存在引用對象和數組時，要根據實際業務選擇深拷貝還是淺拷貝。

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