title: Day42-设计模式-原型模式
date: 2021-03-04 18:14:37
author: Liu_zimo
设计模式
- 设计模式分为三种类型,共23种
- 创建型模式:单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。
- 结构型模式:适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。
- 行为型模式:模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式(Interpreter模式)、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。
原型模式
-
克隆羊问题
现在有一只羊tom,姓名为:tom,年龄为:1,颜色为:白色,请编写程序创建和tom羊属性完全相同的10只羊。
-
传统方式解决克隆羊问题
- 优缺点:
- 优点是比较好理解,简单易操作。
- 在创建新的对象时,总是需要重新获取原始对象的属性,如果创建的对象比较复杂时,效率较低
- 总是需要重新初始化对象,而不是动态地获得对象运行时的状态,不够灵活
- 改进的思路分析
- 思路:Java中Object类是所有类的根类,Object类提供了一个clone()方法,该方法可以将一个Java对象复制一份,但是需要实现clone的Java类必须要实现一个接口Cloneable,该接口表示该类能够复制且具有复制的能力 =>原型模式
- 优缺点:
package com.zimo.设计模式.原型模式.克隆羊问题;
/**
* 原型模式:克隆羊问题
*
* @author Liu_zimo
* @version v0.1 by 2021/3/4 18:17
*/
public class Sheep {
private String name;
private int age;
private String color;
public Sheep(String name, int age, String color) {
this.name = name;
this.age = age;
this.color = color;
}
public String getName() {
return name; }
public void setName(String name) {
this.name = name; }
public int getAge() {
return age; }
public void setAge(int age) {
this.age = age; }
public String getColor() {
return color; }
public void setColor(String color) {
this.color = color; }
@Override
public String toString() {
return "Sheep{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + ", color='" + color + '\'' + '}'; }
public static void main(String[] args) {
Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "write");
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Sheep(sheep.getName(),sheep.getAge(),sheep.getColor());
}
}
}
基本介绍
- 原型模式(Prototype模式)是指: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
- 原型模式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
- 工作原理是:通过将一个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,即对象.clone()
- 形象的理解:孙大圣拔出猴毛,变出其它孙大圣
-
原理结构图说明
- 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:让一个原型对象克隆自己,从而创建一个新的对象(属性一样)
-
原型模式解决克隆羊问题
- 使用原型模式改进传统方式,让程序具有更高的效率和扩展性。
package com.zimo.设计模式.原型模式.克隆羊问题;
/**
* 原型模式:克隆羊问题
* 原型模式
*
* @author Liu_zimo
* @version v0.1 by 2021/3/15 11:03
*/
public class SheepPrototype implements Cloneable{
private String name;
private int age;
private String color;
public SheepPrototype(String name, int age, String color) {
this.name = name;
this.age = age;
this.color = color;
}
public String getName() {
return name; }
public void setName(String name) {
this.name = name; }
public int getAge() {
return age; }
public void setAge(int age) {
this.age = age; }
public String getColor() {
return color; }
public void setColor(String color) {
this.color = color; }
@Override
public String toString() {
return "Sheep{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + ", color='" + color + '\'' + '}'; }
// 克隆该实例,使用默认的clone方法来完成
@Override
protected Object clone() {
SheepPrototype sheepPrototype = null;
try {
sheepPrototype = (SheepPrototype) super.clone();
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
return sheepPrototype;
}
public static void main(String[] args) {
SheepPrototype sheep = new SheepPrototype("tom", 1, "write");
for (int i = 0; i < 10; i++) {
SheepPrototype clone = (SheepPrototype)sheep.clone();
System.out.println(clone.toString());
}
}
}
原型模式再Spring框架中源码分析
- Spring中原型bean的创建,就是原型模式的应用
@Override
public Object getBean(String name) throws BeansException{
assertBeanFactoryActive();
return getBeanFactory().getBean(name);
}
-----------------------------------------------------------------------------
@Override
public Object getBean(String name) throw BeansException{
return doGetBean(name,null,null,false);
}
-----------------------------------------------------------------------------
protected <T> t doGetBean(final String name, final Class<T> requiredType, final Object[] args,.....){
.........
if(mbd.isSingleton()){
}else if(mbd.isPrototype()){
...
prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
}
}
浅拷贝和深拷贝
- 浅拷贝介绍
- 对于数据类型是基本数据类型的成员变量,浅拷贝会直接进行值传递,也就是将该属性值复制一份给新的对象。
- 对于数据类型是引用数据类型的成员变量,比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等,那么浅拷贝会进行引用传递,也就是只是将该成员变量的引用值(内存地址)复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下,在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值
- 前面我们克隆羊就是浅拷贝
- 浅拷贝是使用默认的clone()方法来实现
sheep = (Sheep) super.clone();
- 深拷贝介绍
- 复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
- 为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间,并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象,直到该对象可达的所有对象。也就是说,对象进行深拷贝要对整个对象进行拷贝
- 深拷贝实现方式1:重写clone方法来实现深拷贝
- 深拷贝实现方式2:通过对象序列化实现深拷贝(推荐)
package com.zimo.设计模式.原型模式.深拷贝;
import java.io.Serializable;
/**
* 克隆目标类
*
* @author Liu_zimo
* @version v0.1 by 2021/3/15 13:43
*/
public class Target implements Serializable, Cloneable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String name;
private String clazz;
public Target(String name, String clazz) {
this.name = name;
this.clazz = clazz;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
----------------------------------------------------------------------------
package com.zimo.设计模式.原型模式.深拷贝;
import java.io.*;
/**
* 原型模式:深拷贝
*
* @author Liu_zimo
* @version v0.1 by 2021/3/15 13:41
*/
public class DeepClone implements Serializable, Cloneable {
public String name;
public Target target; // 引用类型属性
public DeepClone() {
}
// 深拷贝 - 方式1:使用clone()方法
@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,进行单独处理
DeepClone deepClone = (DeepClone) deep;
deepClone.target = (Target)target.clone();
return deepClone;
}
// 深拷贝 - 方式2:通过对象的序列化实现(推荐)
public Object serializeDeepClone(){
// 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); // 将子节数组输出流换成对象输出流
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);
DeepClone deepClone = (DeepClone) ois.readObject();
return deepClone;
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
return null;
}finally {
// 关闭流对象
try {
bos.close();
oos.close();
bis.close();
ois.close();
}catch (Exception e2){
e2.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
DeepClone deepClone = new DeepClone();
deepClone.name = "test1";
deepClone.target = new Target("111", "target");
// 方式1 完成深拷贝
DeepClone clone = (DeepClone)deepClone.clone();
System.out.println(clone.target.hashCode() + "::" + deepClone.target.hashCode()); // 1534030866::664223387
// 方式2 完成深拷贝;
DeepClone clone1 = (DeepClone)deepClone.serializeDeepClone();
System.out.println(clone1.target.hashCode() + "::" + deepClone.target.hashCode()); // 670576685::664223387
}
}
注意事项和细节
- 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
- 不用重新初始化对象,而是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编号,无需修改代码
- 在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码
- 缺点:需要为每一个类配备一个克隆方法,这对全新的类来说不是很难,但对已有的类进行改造时,需要修改其源代码,违背了ocp原则,这点请同学们注意.