设计模式之原型模式---prototype
原型模式的定义
原型模式(Prototype pattern):
Specify the kinds of objects to create using a prototypical instance,and create new objects by copying this prototype.
(使用原型实例来指定创建对象的种类，而且通过复制原型实例来创建一个新的对象)
原型模式通用的类图：
原型模式通用源代码：
public class PrototypeClass implements Cloneable {
@Override
protected PrototypeClass clone(){
// TODO Auto-generated method stub
PrototypeClass prototypeClass = null;
try {
prototypeClass = (PrototypeClass)super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// TODO: handle exception
//process CloneNotSupportedException
}
return prototypeClass;
}
}
原型模式的实现
以下以一个英雄的例子来实现原型模式：
import java.util.ArrayList;
public class Hero implements Cloneable{
private String name;
private ArrayList<String> heroSkills = new ArrayList<String>();
public Hero() {
System.out.println("Hero 构造方法");
}
@Override
protected Hero clone(){
// TODO Auto-generated method stub
try {
Hero hero = (Hero) super.clone();
hero.name = this.name;
hero.heroSkills = this.heroSkills;
return hero;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return null;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public ArrayList<String> getHeroSkills() {
return heroSkills;
}
public void addHeroSkills(String skillName) {
if(!heroSkills.contains(skillName)){
this.heroSkills.add(skillName);
}
}
public void showInfo() {
System.out.println("----------- Hero Start -----------");
System.out.println("name : " + name);
System.out.println("heroSkills: ");
for (String heroSkill : heroSkills) {
System.out.println("hero Skill: " + heroSkill);
}
System.out.println("-----------Hero End -----------");
}
}Hero类是一个英雄类，定义了名称和技能二个变量，Hero实现Cloneable接口的clone的方法。
Client端的用法：
public class Prototype {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Hero hero = new Hero();
hero.setName("Sniper--火枪");
hero.addHeroSkills("榴霰弹");
hero.addHeroSkills("爆头");
hero.addHeroSkills("瞄准");
hero.addHeroSkills("暗杀");
hero.showInfo();
Hero heroClone = hero.clone();
heroClone.showInfo();
heroClone.setName("Sniper--火枪--第一把");
heroClone.showInfo();
hero.showInfo();
}
}运行方法。输入例如以下：
Hero 构造方法
----------- Hero Start -----------
name : Sniper--火枪
heroSkills:
hero Skill: 榴霰弹
hero Skill: 爆头
hero Skill: 瞄准
hero Skill: 暗杀
-----------Hero End -----------
----------- Hero Start -----------
name : Sniper--火枪
heroSkills:
hero Skill: 榴霰弹
hero Skill: 爆头
hero Skill: 瞄准
hero Skill: 暗杀
-----------Hero End -----------
----------- Hero Start -----------
name : Sniper--火枪--第一把
heroSkills:
hero Skill: 榴霰弹
hero Skill: 爆头
hero Skill: 瞄准
hero Skill: 暗杀
-----------Hero End -----------
----------- Hero Start -----------
name : Sniper--火枪
heroSkills:
hero Skill: 榴霰弹
hero Skill: 爆头
hero Skill: 瞄准
hero Skill: 暗杀
-----------Hero End -----------
从输出的信息。我们能够看出我们通过new一个对象和通过hero.clone()方法产生对象是一致的，而且通过clone方法产生的对象是不跑构造方法的。
深复制和浅复制
我们把Client改为：
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Hero hero = new Hero();
hero.setName("Sniper--火枪");
hero.addHeroSkills("榴霰弹");
hero.addHeroSkills("爆头");
hero.addHeroSkills("瞄准");
hero.addHeroSkills("暗杀");
hero.showInfo();
Hero heroClone = hero.clone();
heroClone.showInfo();
heroClone.addHeroSkills("火枪的第五个技能");
heroClone.showInfo();
hero.showInfo();
}输出信息：
Hero 构造方法
----------- Hero Start -----------
name : Sniper--火枪
heroSkills:
hero Skill: 榴霰弹
hero Skill: 爆头
hero Skill: 瞄准
hero Skill: 暗杀
-----------Hero End -----------
----------- Hero Start -----------
name : Sniper--火枪
heroSkills:
hero Skill: 榴霰弹
hero Skill: 爆头
hero Skill: 瞄准
hero Skill: 暗杀
-----------Hero End -----------
----------- Hero Start -----------
name : Sniper--火枪
heroSkills:
hero Skill: 榴霰弹
hero Skill: 爆头
hero Skill: 瞄准
hero Skill: 暗杀
hero Skill: 火枪的第五个技能
-----------Hero End -----------
----------- Hero Start -----------
name : Sniper--火枪
heroSkills:
hero Skill: 榴霰弹
hero Skill: 爆头
hero Skill: 瞄准
hero Skill: 暗杀
hero Skill: 火枪的第五个技能
-----------Hero End -----------
从此输出信息。我们发如今通过hero.clone()产生的对象中加入了火枪的第五个技能。可是这个会存在原生的hero对象中。这个什么原因呢？
在clone方法中，我们採用的是：
hero.heroSkills = this.heroSkills;这样的方法，这是浅复制的方法。
也就是说这样的引用类型的新对象hero的变量heroSkills 单纯的指向了this.heroSkills 引用，而并没有进行复制。
那要怎么样才干解决问题。主要是採取深复制的方法：即在复制对象时，对于引用型的字段也要採用copy的形式。而不是单纯引用的形式。
示比例如以下 :
protected Hero clone(){
// TODO Auto-generated method stub
try {
Hero hero = (Hero) super.clone();
hero.name = this.name;
//hero.heroSkills = this.heroSkills;
hero.heroSkills = (ArrayList<String>) this.heroSkills.clone();
return hero;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return null;
}
改动后的输出信息：
Hero 构造方法
----------- Hero Start -----------
name : Sniper--火枪
heroSkills:
hero Skill: 榴霰弹
hero Skill: 爆头
hero Skill: 瞄准
hero Skill: 暗杀
-----------Hero End -----------
----------- Hero Start -----------
name : Sniper--火枪
heroSkills:
hero Skill: 榴霰弹
hero Skill: 爆头
hero Skill: 瞄准
hero Skill: 暗杀
-----------Hero End -----------
----------- Hero Start -----------
name : Sniper--火枪
heroSkills:
hero Skill: 榴霰弹
hero Skill: 爆头
hero Skill: 瞄准
hero Skill: 暗杀
hero Skill: 火枪的第五个技能
-----------Hero End -----------
----------- Hero Start -----------
name : Sniper--火枪
heroSkills:
hero Skill: 榴霰弹
hero Skill: 爆头
hero Skill: 瞄准
hero Skill: 暗杀
-----------Hero End -----------通过这样的深复制的方法，能够让hero.heroSkills的变量也复制，从而让clone的方法复制的对象全然拥有一个全然独立于原型对象的heroSkills变量。
原型模式的长处
- 性能优良
原型模式是在内存二进制流的复制，要比new一个对象性能要好很多。特别是在一个循环体内产生大量的对象时，原型模式就能够更加显示其性能的优势 - 避免构造函数的约束
这既是它的长处也是缺点，直接在内存中复制对象，构造方法是不会运行的，长处是降低了约束。缺点也是降低了约束。大家要依据实际的情况来权衡。
原型模式的使用场景
- 资源优化场景
类初始化须要消耗很多的资源，包含数据，硬件资源等 - 性能与安全要求的场景
通过new产生一个对象须要很繁琐的数据准备或訪问权限。则能够使用原型模式 - 一个对象多个改动者的场景
一个对象须要提供给其他对象訪问，而且各个訪问者可能都须要改动其值时。能够考虑使用原型模式复制多个对象供訪问者使用。
原型模式注意事项
- 构造函数不会被运行
对象复制时构造函数没有运行。Object类的clone方法的原理是从内存中以二进制流 - 深复制和浅复制
使用原型模式时，引用的成员变量必须满足两个条件才不会被复制。一是类的成员变量，而不是方法内变量。二是必须是一个可变的引用对象，而不是一个原始类型或不可变的对象
android 原型模式的例子
Intent 类
源代码位置：frameworks/base/core/java/android/content/Intent.java
(1)Intent类的原型模式的关键代码:
public class Intent implements Parcelable, Cloneable {
.........................
/**
* Copy constructor.
*/
public Intent(Intent o) {
this.mAction = o.mAction;
this.mData = o.mData;
this.mType = o.mType;
this.mPackage = o.mPackage;
this.mComponent = o.mComponent;
this.mFlags = o.mFlags;
this.mContentUserHint = o.mContentUserHint;
if (o.mCategories != null) {
this.mCategories = new ArraySet<String>(o.mCategories);
}
if (o.mExtras != null) {
this.mExtras = new Bundle(o.mExtras);
}
if (o.mSourceBounds != null) {
this.mSourceBounds = new Rect(o.mSourceBounds);
}
if (o.mSelector != null) {
this.mSelector = new Intent(o.mSelector);
}
if (o.mClipData != null) {
this.mClipData = new ClipData(o.mClipData);
}
}
@Override
public Object clone() {
return new Intent(this);
}
................................
}从代码中，我们能够看到，Intent类是实现Cloneable接口，在clone方法中，通过Intent的构造方法来返回Intent类型的对象。而且很明显，Intent是深复制。
(2)Intent使用例子
Intent intent = new Intent(MainActivity.this, InsertContactsActivity.class);
Intent intentCloneIntent = (Intent) intent.clone();
startActivity(intentCloneIntent);
Bundle类
源代码地址：
frameworks/base/core/java/android/os/Bundle.java
(1)Bundle关键类
public final class Bundle extends BaseBundle implements Cloneable, Parcelable {
private boolean mHasFds = false;
private boolean mFdsKnown = true;
/**
* Constructs a Bundle containing a copy of the mappings from the given
* Bundle.
*
* @param b a Bundle to be copied.
*/
public Bundle(Bundle b) {
super(b);
mHasFds = b.mHasFds;
mFdsKnown = b.mFdsKnown;
}
/**
* Clones the current Bundle. The internal map is cloned, but the keys and
* values to which it refers are copied by reference.
*/
@Override
public Object clone() {
return new Bundle(this);
}
..............
}
(2)Bundle使用例子
在一个activity中发送带Bundle的Intent:
Bundle newExtrasBundle = new Bundle();
Bundle newExtras = (Bundle)newExtrasBundle.clone();
newExtras.putString("circleCrop", "true");
newExtras.putBoolean("return-data", true);
Intent cropIntent = new Intent(MainActivity.this, OtherActivity.class);
cropIntent.putExtras(newExtras);
startActivity(cropIntent);
在OtherActivity中接受到此Intent：
Intent intent = getIntent();
Bundle bundle = intent.getExtras();
String circleCrop = bundle.getString("circleCrop");
Boolean returnDataBoolean = bundle.getBoolean("return-data");
textView.setText("circleCrop:"+circleCrop+"---returnDataBoolean:"+returnDataBoolean);
參考资料
1.Android设计模式源代码解析之原型模式
https://github.com/hfreeman2008/android_design_patterns_analysis/tree/master/prototype/mr.simple
2.设计模式之禅之原型模式
