java中的原型模式是什么

本篇內(nèi)容主要講解“java中的原型模式是什么”，感興趣的朋友不妨來(lái)看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來(lái)帶大家學(xué)習(xí)“java中的原型模式是什么”吧!

目錄

• 引例

• 原型模式

• 淺拷貝

• 在原先Sheep類基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，重寫(xiě)clone方法。

• 客戶端調(diào)用

• Sheep類

• 新添的Cow類

• 客戶端調(diào)用克隆

• 深拷貝

• 1.Cow類也實(shí)現(xiàn)Cloneable接口

• Sheep類的clone再添加調(diào)用cow的clone

• 客戶端調(diào)用

• 1.Cow類實(shí)現(xiàn)序列化接口，不必實(shí)現(xiàn)Cloneable接口了

• 2.在Sheep類實(shí)現(xiàn)序列化接口

• 3.客戶端調(diào)用

  
  

引例

問(wèn)題：

現(xiàn)在有一只羊（包含屬性：名字Dolly、年齡2），需要克隆10只屬性完全相同的羊。

一般解法：

定義Sheep類表示羊，包括構(gòu)造器、getter()和toString()。

public class Sheep {
    private String name;
    private int age;
    public Sheep(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

在客戶端實(shí)例化多利，然后再根據(jù)多利的屬性去實(shí)例化10只羊。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);
        Sheep sheep1 = new Sheep(sheepDolly.getName(), sheepDolly.getAge());
        Sheep sheep2 = new Sheep(sheepDolly.getName(), sheepDolly.getAge());
        Sheep sheep3 = new Sheep(sheepDolly.getName(), sheepDolly.getAge());
        //....
        System.out.println(sheep1+",hashCode:"+sheep1.hashCode());
        System.out.println(sheep2+",hashCode:"+sheep2.hashCode());
        System.out.println(sheep3+",hashCode:"+sheep3.hashCode());
        //...
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

優(yōu)缺點(diǎn)：

這種方法是我們首先很容易就能想到的，也是絕大多數(shù)人的第一做法。

但缺點(diǎn)也很明顯，每次創(chuàng)建新對(duì)象時(shí)需要獲取原始對(duì)象的屬性，對(duì)象復(fù)雜時(shí)效率很低；此外不能動(dòng)態(tài)獲得對(duì)象運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，若類增減屬性需要改動(dòng)代碼。

下面我們看下原型模式的解法。

原型模式

原型模式(Prototype Pattern)是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，允許一個(gè)對(duì)象再創(chuàng)建另外一個(gè)可定制的對(duì)象，無(wú)需知道如何創(chuàng)建的細(xì)節(jié)。即用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類，并且通過(guò)拷貝這些原型，創(chuàng)建新的對(duì)象。

工作原理：將原型對(duì)象傳給那個(gè)要發(fā)動(dòng)創(chuàng)建的對(duì)象，這個(gè)要發(fā)動(dòng)創(chuàng)建的對(duì)象通過(guò)請(qǐng)求原型對(duì)象拷貝它們自己來(lái)實(shí)施創(chuàng)建。即用基類Object的clone()方法或序列化。

UML類圖：

• Prototype：原型類，聲明一個(gè)克隆自己的接口

• ConcretePrototype: 具體的原型類, 實(shí)現(xiàn)一個(gè)克隆自己的操作

• Client: 客戶端讓一個(gè)原型對(duì)象克隆自己，從而創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象

原型模式又可分為淺拷貝和深拷貝，區(qū)別在于對(duì)引用數(shù)據(jù)類型的成員變量的拷貝，小朋友你是否有很多問(wèn)號(hào)？ 不急 ，看完這兩種方法實(shí)現(xiàn)你就懂了。

淺拷貝

在原先Sheep類基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，重寫(xiě)clone方法。

public class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    @Override
    protected Object clone()  {//克隆該實(shí)例，使用默認(rèn)的clone方法來(lái)完成
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep)super.clone();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }
    public Sheep(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

客戶端調(diào)用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);
        Sheep sheep1 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        //....
        System.out.println("sheep1:"+sheep1+",hashCode:" + sheep1.hashCode());
        System.out.println("sheep2:"+sheep2+",hashCode:" + sheep2.hashCode());
        System.out.println("sheep3:"+sheep3+",hashCode:" + sheep3.hashCode());
        //...
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

至此，原型模式的淺拷貝也成功克隆了三個(gè)對(duì)象，但是看進(jìn)度條發(fā)現(xiàn)并不簡(jiǎn)單。

現(xiàn)在小羊有了一個(gè)朋友小牛，Sheep類添加了一個(gè)引用屬性Cow，我們同樣再克隆一遍。

Sheep類

public class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    public Cow friend;//新朋友Cow對(duì)象，其余不變
    @Override
    protected Object clone()  {
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep)super.clone();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }
    public Sheep(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

新添的Cow類

public class Cow {
    private String name;
    private int age;
    public Cow(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Cow{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

客戶端調(diào)用克隆

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);
        sheepDolly.friend=new Cow("Tom",1); //并實(shí)例化朋友
        Sheep sheep1 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        //....
        System.out.println("sheep1:"+sheep1+",hashCode:" + sheep1.hashCode());
        System.out.println("sheep1.friend:"+sheep1.friend+",hashCode:" + sheep1.friend.hashCode()+'\n');
        System.out.println("sheep2:"+sheep2+",hashCode:" + sheep2.hashCode());
        System.out.println("sheep2.friend:"+sheep2.friend+",hashCode:" + sheep2.friend.hashCode()+'\n');
        System.out.println("sheep3:"+sheep3+",hashCode:" + sheep3.hashCode());
        System.out.println("sheep3.friend:"+sheep3.friend+",hashCode:" + sheep3.friend.hashCode()+'\n');
        //...
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

通過(guò)運(yùn)行結(jié)果發(fā)現(xiàn)，淺拷貝通過(guò)Object的clone()成功克隆實(shí)例化了三個(gè)新對(duì)象，但是并沒(méi)有克隆實(shí)例化對(duì)象中的引用屬性，也就是沒(méi)有克隆friend對(duì)象（禁止套娃 ），三個(gè)新克隆對(duì)象的friend還是指向原克隆前的friend，即同一個(gè)對(duì)象。

這樣的話，他們四個(gè)的friend是引用同一個(gè)，若一個(gè)對(duì)象修改了friend屬性，勢(shì)必會(huì)影響其他三個(gè)對(duì)象的該成員變量值。

小結(jié)：

• 淺拷貝是使用默認(rèn)的 clone()方法來(lái)實(shí)現(xiàn)

• 基本數(shù)據(jù)類型的成員變量，淺拷貝會(huì)直接進(jìn)行值傳遞（復(fù)制屬性值給新對(duì)象）。

• 引用數(shù)據(jù)類型的成員變量，淺拷貝會(huì)進(jìn)行引用傳遞（復(fù)制引用值(內(nèi)存地址)給新對(duì)象）。

深拷貝

方法一：

機(jī)靈的人兒看出，再clone一遍cow不就好了，但是手動(dòng)遞歸下去不推薦。

1.Cow類也實(shí)現(xiàn)Cloneable接口

public class Cow implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    public Cow(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    //無(wú)引用類型，直接clone即可
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone(); //直接拋出了，沒(méi)用try-catch
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Cow{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

Sheep類的clone再添加調(diào)用cow的clone

public class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    public Cow friend;//新朋友Cow對(duì)象，其余不變
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object deep = null;
        //完成對(duì)基本數(shù)據(jù)類型(屬性)和String的克隆
        deep = super.clone();
        //對(duì)引用類型的屬性，進(jìn)行再次clone
        Sheep sheep = (Sheep)deep;
        sheep.friend  = (Cow)friend.clone();
        return sheep;
    }
    public Sheep(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

客戶端調(diào)用

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);
        sheepDolly.friend=new Cow("Tom",1); //并實(shí)例化朋友
        Sheep sheep1 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheepDolly.clone();
        //....
        System.out.println("sheep1:"+sheep1+",hashCode:" + sheep1.hashCode());
        System.out.println("sheep1.friend:"+sheep1.friend+",hashCode:" + sheep1.friend.hashCode()+'\n');
        System.out.println("sheep2:"+sheep2+",hashCode:" + sheep2.hashCode());
        System.out.println("sheep2.friend:"+sheep2.friend+",hashCode:" + sheep2.friend.hashCode()+'\n');
        System.out.println("sheep3:"+sheep3+",hashCode:" + sheep3.hashCode());
        System.out.println("sheep3.friend:"+sheep3.friend+",hashCode:" + sheep3.friend.hashCode()+'\n');
        //...
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

方法二：

通過(guò)對(duì)象序列化實(shí)現(xiàn)深拷貝(推薦)

1.Cow類實(shí)現(xiàn)序列化接口，不必實(shí)現(xiàn)Cloneable接口了

public class Cow implements Serializable {
    private String name;
    private int age;
    public Cow(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Cow{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

2.在Sheep類實(shí)現(xiàn)序列化接口

public class Sheep implements Serializable { //實(shí)現(xiàn)序列化接口
    private String name;
    private int age;
    public Cow friend;

    public Sheep(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    public Object deepClone() { //深拷貝
        //創(chuàng)建流對(duì)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); //當(dāng)前這個(gè)對(duì)象以對(duì)象流的方式輸出
            //反序列化
            bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ois = new ObjectInputStream(bis);
            Sheep sheep = (Sheep) ois.readObject();
            return sheep;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        } finally {
            //關(guān)閉流
            try {
                bos.close();
                oos.close();
                bis.close();
                ois.close();
            } catch (Exception e2) {
                System.out.println(e2.getMessage());
            }
        }
    }
}

3.客戶端調(diào)用

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);
        sheepDolly.friend=new Cow("Tom",1); //并實(shí)例化朋友
        Sheep sheep1 = (Sheep)sheepDolly.deepClone();
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheepDolly.deepClone();
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheepDolly.deepClone();
        //....
        System.out.println("sheep1:"+sheep1+",hashCode:" + sheep1.hashCode());
        System.out.println("sheep1.friend:"+sheep1.friend+",hashCode:" + sheep1.friend.hashCode()+'\n');
        System.out.println("sheep2:"+sheep2+",hashCode:" + sheep2.hashCode());
        System.out.println("sheep2.friend:"+sheep2.friend+",hashCode:" + sheep2.friend.hashCode()+'\n');
        System.out.println("sheep3:"+sheep3+",hashCode:" + sheep3.hashCode());
        System.out.println("sheep3.friend:"+sheep3.friend+",hashCode:" + sheep3.friend.hashCode()+'\n');
        //...
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

原型模式總結(jié)：

• 創(chuàng)建新的對(duì)象比較復(fù)雜時(shí)，可以利用原型模式簡(jiǎn)化對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程，同時(shí)也能夠提高效率

• 可以不用重新初始化對(duì)象，動(dòng)態(tài)地獲得對(duì)象運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。

• 如果原始對(duì)象發(fā)生變化(增加或者減少屬性)，其它克隆對(duì)象的也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，無(wú)需修改代碼

• 若成員變量無(wú)引用類型，淺拷貝clone即可；若引用類型的成員變量很少，可考慮遞歸實(shí)現(xiàn)clone，否則推薦序列化。

到此，相信大家對(duì)“java中的原型模式是什么”有了更深的了解，不妨來(lái)實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！