java设计模式3-原型模式
原型模式
克隆羊问题
现在有一只羊,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.
传统方法解决克隆羊问题
思路分析
代码
Sheep
public class Sheep { private String name; private int age; private String color; public String getColor() { return color; } public void setColor(String color) { this.color = color; } public Sheep(String name, int age, String color) { this.name = name; this.age = age; this.color = color; } public Sheep(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } @Override public String toString() { return "Sheep{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}'; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } }
public class Client { public static void main(String[] args) { //传统的方法 Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色"); 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()); //..... System.out.println(sheep); System.out.println(sheep2); System.out.println(sheep3); System.out.println(sheep4); } }
传统方法的优缺点
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
4、改进思路
a) 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能力-》原型模式.
原型方法
基本介绍
1、原型模式是指: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、原型模式是一个创建型设计模式,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
3、工作原理: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:孙大圣拔出毛,变出其他孙大圣.
uml类图
1、Sheep:原型类,生命一个克隆自己的接口
2、Sheep:具体的原型类,实现一个克隆自己的操作
3、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法,让程序具有更高的效率和扩展性.
public class Sheep implements Cloneable { private String name; private int age; private String color; private String address = "蒙古羊"; public Sheep friend; //是对象, 克隆是会如何处理, 默认是浅拷贝 public Sheep(String name, int age, String color) { this.name = name; this.age = age; this.color = color; this.address = address; this.friend = friend; } @Override public String toString() { return "Sheep{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + ", color='" + color + '\'' + ", address='" + address + '\'' + ", friend=" + friend + '}'; } 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; } public String getAddress() { return address; } public void setAddress(String address) { this.address = address; } public Sheep getFriend() { return friend; } public void setFriend(Sheep friend) { this.friend = friend; } @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { Sheep sheep = null; try{ sheep = (Sheep) super.clone(); }catch(Exception e){ throw new RuntimeException(e); } return sheep; } }
public class Client { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { System.out.println("原型模式完成对象的创建"); // TODO Auto-generated method stub Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色"); sheep.friend = new Sheep("jack", 2, "黑色"); Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone(); //克隆 Sheep sheep3 = (Sheep) sheep.clone(); //克隆 Sheep sheep4 = (Sheep) sheep.clone(); //克隆 Sheep sheep5 = (Sheep) sheep.clone(); //克隆 System.out.println("sheep3 =" + sheep3 + "sheep3.friend=" + sheep3.friend.hashCode()); System.out.println("sheep4 =" + sheep4 + "sheep4.friend=" + sheep4.friend.hashCode()); System.out.println("sheep5 =" + sheep5 + "sheep5.friend=" + sheep5.friend.hashCode()); } }
原型模式在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
浅拷贝和深拷贝
1、对于数据类型是基本类型的成员变量,浅拷贝会直接进行值传递,也就将该属性值复制一份新的对象.
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、某个类的对象实例等,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,在这个情况下,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、浅拷贝可以使用默认的clone方法实现
深拷贝的基本介绍
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、实现方法
a) 重写clone方法
b) 通过对象序列化实现(推荐)
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; } //因为该类的属性，都是 String , 因此我们这里使用默认的 clone 完成即可 @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } }
public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable { public String name; //String 属性 public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型 public DeepProtoType() { super(); } //深拷贝 - 方式 1 使用clone 方法 @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { Object deep = null; //这里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 DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType) deep; deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget) deepCloneableTarget.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); //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); DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType) ois.readObject(); return copyObj; } catch ( Exception e) { // TODO: handle exception e.printStackTrace(); return null; } finally { //关闭流 try { bos.close(); oos.close(); bis.close(); ois.close(); } catch (Exception e2) { // TODO: handle exception System.out.println(e2.getMessage()); } } } }
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),其他克隆对象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.
