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
思路分析(图解)
代码演示
package com.atguigu.prototype; 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 + '\'' + '}'; } }
package com.atguigu.prototype; public class Client { public static void main(String[] args) { // 传统方法 Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色"); Sheep sheep1 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor()); Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor()); Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor()); Sheep sheep4 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor()); Sheep sheep5 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor()); // ...... System.out.println(sheep); System.out.println(sheep1); System.out.println(sheep2); System.out.println(sheep3); System.out.println(sheep4); System.out.println(sheep5); } }
传统方式的优缺点
1)优点是比较好理解,简单易操作
2)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。
3)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
原型模式
基本介绍
1)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
2)原型模式是一种创建型设计模式,允许一个对象再创建另一个可定制的对象,无需知道如何创建的细节
3)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()
4)形象的理解:孙大圣拔出猴毛,变出其它孙大圣
原型结构图(UML类图)
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的应用实例
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
让Sheep类实现 Cloneable接口,然后重写 clone()方法,默认是浅拷贝
package com.atguigu.prototype.improve; public class Sheep implements Cloneable{ private String name; private int age; private String color; private String address = "蒙古"; 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 + '\'' + ", address='" + address + '\'' + '}'; } // 克隆该实例,使用默认的 clone 方法来完成 @Override protected Object clone() { Sheep sheep = null; try { sheep = (Sheep) super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { System.out.println(e.getMessage()); } return sheep; } }
package com.atguigu.prototype.improve; public class Client { public static void main(String[] args) { System.out.println("原型模式完成对象的创建"); Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色"); Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone(); Sheep sheep3 = (Sheep) sheep.clone(); Sheep sheep4 = (Sheep) sheep.clone(); Sheep sheep5 = (Sheep) sheep.clone(); System.out.println(sheep); System.out.println(sheep2); System.out.println(sheep3); System.out.println(sheep4); System.out.println(sheep5); } }
原型模式在 Spring 框架中的使用
Spring 中原型 bean 的创建,就是原型模式的应用
1. 定义一个 java实体类 Monster.java
package com.atguigu.spring.bean; public class Monster { private Integer id = 10; private String nickname = "牛魔王"; private String skill = "芭蕉扇"; public Monster() { System.out.println("monster 创建。。"); } public Monster(Integer id, String nickname, String skill) { this.id = id; this.nickname = nickname; this.skill = skill; } public Monster(String nickname, String skill, Integer id) { this.id = id; this.nickname = nickname; this.skill = skill; } public Integer getId() { return id; } public void setId(Integer id) { this.id = id; } public String getNickname() { return nickname; } public void setNickname(String nickname) { this.nickname = nickname; } public String getSkill() { return skill; } public void setSkill(String skill) { this.skill = skill; } @Override public String toString() { return "Monster{" + "id=" + id + ", nickname='" + nickname + '\'' + ", skill='" + skill + '\'' + '}'; } }
2. 在 spring 中注入 beans.xml
3. 测试
doGetBean方法中有判断 是原型的情况下,创建Bean
浅拷贝
1)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。
2)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
3)前面我们克隆羊就是浅拷贝
4)浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现 sheep = (Sheep) super.clone();
深拷贝
基本介绍
1)复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
2)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(包括对象的引用类型)进行拷贝
3)深拷贝实现方式1:重写clone方法来实现深拷贝
4)深拷贝实现方式2:通过对象序列化实现深拷贝(推荐)
深拷贝应用实例
package com.atguigu.prototype.deepclone; import java.io.Serializable; public class DeepCloneableTarget implements Serializable,Cloneable { private String cloneName; private String cloneClass; // 构造器 public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) { this.cloneName = cloneName; this.cloneClass = cloneClass; } // 该类的属性都是 String,因此这里使用默认的克隆方法完成即可 @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } }
package com.atguigu.prototype.deepclone; import java.io.*; public class DeepProtoType implements Serializable,Cloneable { public String name; // String 属性 public DeepCloneableTarget target; // 引用类型属性 public DeepProtoType() { super(); } // 深拷贝 - 方式1 重写 clone 方法 @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { Object deep = null; // 1. 这里完成对基本数据类型(属性)和String的克隆 deep = super.clone(); // 2. 对引用类型的属性进行单独处理 DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep; deepProtoType.target = (DeepCloneableTarget) target.clone(); return deepProtoType; } // 深拷贝 - 方式2 通过对象的序列化实现(推荐) public Object deepClone(){ // 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); oos.writeObject(this); // 把当前对象以对象流的方式输出 // 反序列化 bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()); ois = new ObjectInputStream(bis); DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType) ois.readObject(); return copyObj; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return null; } finally { // 关闭流 try { bos.close(); oos.close(); bis.close(); ois.close(); } catch (IOException e) { System.out.println(e.getMessage()); } } } }
package com.atguigu.prototype.deepclone; public class Client { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { DeepProtoType p = new DeepProtoType(); p.name = "宋江"; p.target = new DeepCloneableTarget("大牛","铁牛"); // 用方式1进行深拷贝 // DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.clone(); // System.out.println("p.name:" + p.name + ",p.target:" + p.target.hashCode()); // System.out.println("p2.name:" + p2.name + ",p2.target:" + p2.target.hashCode()); // 方式2 完成深拷贝 DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.deepClone(); System.out.println("p.name:" + p.name + ",p.target:" + p.target.hashCode()); System.out.println("p2.name:" + p2.name + ",p2.target:" + p2.target.hashCode()); } }
原型模式的注意事项和细节
1)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
2)不用重新初始化对象,而是动态地获得对象运行时的状态
3)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变化, 无需修改代码
4)在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码
5)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。