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设计模式之原型模式_动力节点Java学院整理

2019年07月19日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

定义：用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。

类型：创建类模式

类图：

原型模式主要用于对象的复制，它的核心是就是类图中的原型类prototype。prototype类需要具备以下两个条件：

  • 实现cloneable接口。在java语言有一个cloneable接口，它的作用只有一个，就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出clonenotsupportedexception异常。
  • 重写object类中的clone方法。java中，所有类的父类都是object类，object类中有一个clone方法，作用是返回对象的一个拷贝，但是其作用域protected类型的，一般的类无法调用，因此，prototype类需要将clone方法的作用域修改为public类型。

原型模式是一种比较简单的模式，也非常容易理解，实现一个接口，重写一个方法即完成了原型模式。在实际应用中，原型模式很少单独出现。经常与其他模式混用，他的原型类prototype也常用抽象类来替代。

实现代码：

class prototype implements cloneable { 
  public prototype clone(){ 
    prototype prototype = null; 
    try{ 
      prototype = (prototype)superclone(); 
    }catch(clonenotsupportedexception e){ 
      e.printstacktrace(); 
    } 
    return prototype;  
  } 
} 
 
class concreteprototype extends prototype{ 
  public void show(){ 
    system.out.println("原型模式实现类"); 
  } 
} 
 
public class client { 
  public static void main(string[] args){ 
    concreteprototype cp = new concreteprototype(); 
    for(int i=0; i< 10; i++){ 
      concreteprototype clonecp = (concreteprototype)cpclone(); 
      clonecp.show(); 
    } 
  } 
}

原型模式的优点及适用场景

使用原型模式创建对象比直接new一个对象在性能上要好的多，因为object类的clone方法是一个本地方法，它直接操作内存中的二进制流，特别是复制大对象时，性能的差别非常明显。

使用原型模式的另一个好处是简化对象的创建，使得创建对象就像我们在编辑文档时的复制粘贴一样简单。

因为以上优点，所以在需要重复地创建相似对象时可以考虑使用原型模式。比如需要在一个循环体内创建对象，假如对象创建过程比较复杂或者循环次数很多的话，使用原型模式不但可以简化创建过程，而且可以使系统的整体性能提高很多。

原型模式的注意事项

  • 使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法。因为对象的复制是通过调用object类的clone方法来完成的，它直接在内存中复制数据，因此不会调用到类的构造方法。不但构造方法中的代码不会执行，甚至连访问权限都对原型模式无效。还记得单例模式吗？单例模式中，只要将构造方法的访问权限设置为private型，就可以实现单例。但是clone方法直接无视构造方法的权限，所以，单例模式与原型模式是冲突的，在使用时要特别注意。
  • 深拷贝与浅拷贝。object类的clone方法只会拷贝对象中的基本的数据类型，对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝，这就是浅拷贝。如果要实现深拷贝，必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝。例如：
public class prototype implements cloneable { 
  private arraylist list = new arraylist(); 
  public prototype clone(){ 
    prototype prototype = null; 
    try{ 
      prototype = (prototype)superclone(); 
      prototype.list = (arraylist) this.list.clone(); 
    }catch(clonenotsupportedexception e){ 
      e.printstacktrace(); 
    } 
    return prototype;  
  } 
}

由于arraylist不是基本类型，所以成员变量list，不会被拷贝，需要我们自己实现深拷贝，幸运的是java提供的大部分的容器类都实现了cloneable接口。所以实现深拷贝并不是特别困难。

ps：深拷贝与浅拷贝问题中，会发生深拷贝的有java中的8中基本类型以及他们的封装类型，另外还有string类型。其余的都是浅拷贝。

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