设计模式之原型模式
模式概述
定义：用一个已经创建的实例作为原型，通过复制该原型对象来创建一个和原型相同或相似的新对象。在这里，原型实例指定了要创建的对象的种类。用这种方式创建对象非常高效，根本无须知道对象创建的细节。
优点：
- Java自带的原型模式基于内存二进制流的复制，在性能上比直接 new 一个对象更加优良。
- 逃避构造函数的约束。
缺点：
- 需要为每一个类都配置一个 clone 方法。
- 必须实现 Cloneable 接口。
- clone 方法位于类的内部，当对已有类进行改造的时候，需要修改代码，违背了开闭原则。
- 当实现深克隆时，需要编写较为复杂的代码，而且当对象之间存在多重嵌套引用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现起来会比较麻烦。因此，深克隆、浅克隆需要运用得当。
深拷贝与浅拷贝
- 浅拷贝：当类的成员变量是基本数据类型时，浅拷贝会复制该属性的值赋值给新对象。当成员变量是引用数据类型时，浅拷贝复制的是引用数据类型的地址值。这种情况下，当拷贝出的某一个类修改了引用数据类型的成员变量后，会导致所有拷贝出的类都发生改变。
- 深拷贝：深拷贝不仅会复制成员变量为基本数据类型的值，给新对象。还会给是引用数据类型的成员变量申请储存空间，并复制引用数据类型成员变量的对象。这样拷贝出的新对象就不怕修改了是引用数据类型的成员变量后，对其它拷贝出的对象造成影响了。
实现深拷贝的方式
注意：重写clone方法需要每个引用变量单独调用clone方法，如果引用成员变量多的话，重复性代码多，不便于维护，推荐是使用序列化方式深拷贝。
模式的结构与实现
- 抽象原型类（Prototype）：规定了具体原型对象必须实现的接口。（如下图“Sheep”）
- 具体原型类（Concrete Prototype）：实现抽象原型类的 clone() 方法，它是可被复制的对象。（如下图“Goat”）
- 调用者（Caller）：使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。（如下图“Client”）
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public abstract class Sheep implements Cloneable {
private String name;
private Date birthday;
public Sheep(String name, Date birthday) {
this.name = name;
this.birthday = birthday;
}
public abstract void show();
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Date getBirthday() {
return birthday;
}
public void setBirthday(Date birthday) {
this.birthday = birthday;
}
}
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public class Goat extends Sheep {
public Goat(String name, Date birthday) {
super(name, birthday);
}
@Override
public void show() {
System.out.println("我是一只山羊");
System.out.println(getName());
System.out.println(getBirthday());
}
}
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public class Client {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Date date = new Date(12345678901L);
Sheep goat1 = new Goat("多莉", date);
System.out.println(goat1);
goat1.show();
date.setTime(10987654321L);
Sheep goat2 = (Sheep) goat1.clone();
System.out.println(goat2);
goat2.show();
}
}
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应用场景
在以下情况下可以使用原型模式
- 类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。
- 性能和安全要求的场景。
- 通过 new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。
示例
Java 中的 Object clone() 方法。
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