一、原型模式

原型模式是创建型模式的一种,其特点在于通过“复制”一个已经存在的实例来返回新的实例,而不是新建实例。被复制的实例就是我们所称的“原型”,这个原型是可定制的。

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  1. 客户(Client)角色:客户类提出创建对象的请求。
  2. 抽象原型(Prototype)角色:这是一个抽象角色,通常由一个Java接口或Java抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的接口。
  3. 具体原型(Concrete Prototype)角色:被复制的对象。此角色需要实现抽象的原型角色所要求的接口。

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。

实现代码:

public abstract class Prototype implements Cloneable {
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
 
class ConcretePrototype implements Prototype{
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (ConcretePrototype) super.clone();
    }
}
 
public class Client {
    public static void main(String[] args){
        Prototype p = new ConcretePrototype();
        ConcretePrototype cp = (ConcretePrototype)p.clone();
    }
}

二、优点

(1)根据客户端要求实现动态创建对象,客户端不需要知道对象的创建细节,便于代码的维护和扩展。

(2)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。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。

(3) 原型模式类似于工厂模式,但它没有了工厂模式中的抽象工厂和具体工厂的层级关系,代码结构更清晰和简单。

PS: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。

三、深克隆与浅克隆

无论你是自己实现克隆方法,还是采用Java提供的克隆方法,都存在一个浅度克隆和深度克隆的问题。

在使用时要注意深拷贝与浅拷贝的问题。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。

深入了解深克隆与浅克隆请移步Object类clone方法彻底剖析中关于深浅克隆低详细解析!


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最后修改:2019 年 12 月 25 日 01 : 48 PM
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