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Java設(shè)計模式之原型模式怎么實現(xiàn)

發(fā)布時間:2022-09-05 09:44:48 來源:億速云 閱讀:135 作者:iii 欄目:開發(fā)技術(shù)

這篇“Java設(shè)計模式之原型模式怎么實現(xiàn)”文章的知識點大部分人都不太理解,所以小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容,內(nèi)容詳細,步驟清晰,具有一定的借鑒價值,希望大家閱讀完這篇文章能有所收獲,下面我們一起來看看這篇“Java設(shè)計模式之原型模式怎么實現(xiàn)”文章吧。

    定義

    用原型實例指定創(chuàng)建對象的種類,并且通過拷貝這些原型創(chuàng)建新的對象。

    原型模式其實就是從一個對象在創(chuàng)建另外一個可定制的對象,不需要知道任何創(chuàng)建的細節(jié)

    Java設(shè)計模式之原型模式怎么實現(xiàn)

    解決的問題

    在運行期建立和刪除原型。

    經(jīng)常用于:

    類初始化消耗資源較多

    構(gòu)造函數(shù)比較復(fù)雜

    核心要點

    1.實現(xiàn)cloneable 接口,重寫Object的clone方法

    2.利用已有的一個原型對象,快速地生成和原型對象一樣的實例。

    類圖

    Java設(shè)計模式之原型模式怎么實現(xiàn)

    淺復(fù)制與深復(fù)制的區(qū)別

    淺復(fù)制:基本數(shù)據(jù)類型進行值傳遞、引用數(shù)據(jù)類型的指針仍是指向原來的對象(成員變量)。

    深復(fù)制:基本數(shù)據(jù)類型進行值傳遞、引用數(shù)據(jù)類型開辟新的內(nèi)存空間。

    代碼實現(xiàn)

    需求:實現(xiàn)克隆羊

    有一頭羊,需要經(jīng)過賦值再克隆出兩頭。

    未使用設(shè)計模式

    /**
     * 克隆羊類
     *
     * @author Promsing(張有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 14:51
     */
    public class Sheep {
    
        private String name;
    
        private Integer age;
    
        private String color;
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public Integer getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
    
        public String getColor() {
            return color;
        }
    
        public void setColor(String color) {
            this.color = color;
        }
    
        public Sheep() {
        }
    
        public Sheep(String name, Integer age, String color) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.color = color;
        }
    }

    Main方法

    /**
     * 
     * 傳統(tǒng)模式
     * @author Promsing(張有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 14:47
     */
    public class Client {
    
        public static void main(String[] args) {
            //小羊
            Sheep sheep=new Sheep("小紅",8,"紅色");
            //克隆羊
            Sheep sheep2=sheep;
            Sheep sheep3=sheep;
    
            System.out.println("通過賦值,指針還是指向sheep");
            System.out.println(sheep);
            System.out.println(sheep2);
            System.out.println(sheep3);
            
        }
    
    }
    
    //通過賦值,指針還是指向sheep
    //com.promsing.creational.prototype.type1.Sheep@1b6d3586
    //com.promsing.creational.prototype.type1.Sheep@1b6d3586
    //com.promsing.creational.prototype.type1.Sheep@1b6d3586

    實現(xiàn)Cloneable接口

    Cloneable是標(biāo)記型的接口,它們內(nèi)部都沒有方法和屬性,實現(xiàn) Cloneable來表示該對象能被克隆,能使用Object.clone()方法。

    如果沒有實現(xiàn) Cloneable的類對象調(diào)用clone()就會拋出CloneNotSupportedException。

    實現(xiàn)Cloneable默認是淺復(fù)制

    /**
     * 克隆羊
     *
     * @author Promsing(張有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 14:53
     */
    public class Sheep implements Cloneable {
    
        private String name;
    
        private Integer age;
    
        private String color;
    
        /**
         * 羊的朋友
         */
        private Sheep friend;
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public Integer getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
    
        public String getColor() {
            return color;
        }
    
        public void setColor(String color) {
            this.color = color;
        }
    
        public Sheep() {
        }
    
        public Sheep getFriend() {
            return friend;
        }
    
        public void setFriend(Sheep friend) {
            this.friend = friend;
        }
    
        public Sheep(String name, Integer age, String color) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.color = color;
        }
    
    
        /**
         * 克隆該實例,調(diào)用object.clone的方法
         * @return
         */
        @Override
        protected Sheep clone() {
    
            Sheep sheep = null;
            try {
                sheep = (Sheep) super.clone();
    
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                System.out.println(e.getMessage());
                e.printStackTrace();
            }
            return sheep;
        }
    }

    Main方法

    /**
     * 淺復(fù)制:淺復(fù)制:基本數(shù)據(jù)類型進行值傳遞、引用數(shù)據(jù)類型的指針仍是指向原來的對象(成員變量)。
     */
    public class ShallowClient {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            Sheep sheep=new Sheep("小紅",9,"紅色");
            sheep.setFriend(new Sheep("小黑",10,"黑色"));
            Sheep sheep1 = sheep.clone();//開辟了新的空間
            Sheep sheep2 = sheep.clone();
    
            //淺復(fù)制
            System.out.println("原型羊"+sheep);
            System.out.println("克隆羊"+sheep1+"-朋友羊-"+sheep1.getFriend());
            System.out.println("克隆羊"+sheep2+"-朋友羊-"+sheep2.getFriend());
            
    //原型羊com.promsing.creational.prototype.type3.Sheep@1b6d3586
    //克隆羊com.promsing.creational.prototype.type3.Sheep@4554617c-朋友羊-com.promsing.creational.prototype.type3.Sheep@74a14482
    //克隆羊com.promsing.creational.prototype.type3.Sheep@1540e19d-朋友羊-com.promsing.creational.prototype.type3.Sheep@74a14482
    
    
        }
    
    }

    一定要實現(xiàn)接口cloneable 否則報錯:

    Exception in thread "main" java.lang.CloneNotSupportedException: com.promsing.creational.prototype.type4.Sheep
        at java.lang.Object.clone(Native Method)
        at com.promsing.creational.prototype.type4.Sheep.clone(Sheep.java:76)
        at com.promsing.creational.prototype.type4.DeepClient.main(DeepClient.java:14)

    深復(fù)制-重寫clone

    羊類、房子類都需要實現(xiàn)Cloneable接口

    房子類

    /**
     * 房子類
     *
     * @author Promsing(張有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 15:27
     */
    public class House implements Cloneable {
    
        //地址
        private String address;
    
        //尺寸
        private Integer size;
    
        public String getAddress() {
            return address;
        }
    
        public void setAddress(String address) {
            this.address = address;
        }
    
        public Integer getSize() {
            return size;
        }
    
        public void setSize(Integer size) {
            this.size = size;
        }
    
    
        /**
         * 克隆的方法
         * @return
         * @throws CloneNotSupportedException
         */
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return super.clone();
        }
    }

    羊類

    /**
     * 克隆羊-深拷貝
     *
     * @author Promsing(張有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 15:26
     */
    public class Sheep implements  Cloneable {
    
        private String name;
    
        private Integer age;
    
        private String color;
    
        /**
         * 羊的房子:引用類型
         */
        private House house;
    
        public House getHouse() {
            return house;
        }
    
        public void setHouse(House house) {
            this.house = house;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public Integer getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
    
        public String getColor() {
            return color;
        }
    
        public void setColor(String color) {
            this.color = color;
        }
    
        public Sheep() {
        }
    
    
        public Sheep(String name, Integer age, String color) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.color = color;
        }
    
        /**
         * 克隆該實例,調(diào)用object,clone的方法
         *
         * @return
         * @throws CloneNotSupportedException
         */
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
    
            //對基本數(shù)據(jù)類型進行處理
            Sheep deep = null;
            deep = (Sheep) super.clone();
    
            //對引用類型進行處理
            //進行再次克隆
            House clone = (House) deep.getHouse().clone();
            deep.setHouse(clone);
    
            return deep;
        }
    
       
    }

    Main

    /**
     * 深復(fù)制:羊類、房子類都需要重寫clone的接口,比較麻煩。不符合開閉
     *
     * @author Promsing(張有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 15:38
     */
    public class DeepClient {
    
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
            Sheep sheep=new Sheep("黑",90,"heisee");
            sheep.setHouse(new House());
            Sheep clone = (Sheep)sheep.clone();
            System.out.println("原本的對象");
            System.out.println(sheep);
            System.out.println(sheep.getHouse());
            System.out.println("克隆的對象");
            System.out.println(clone);
            System.out.println(clone.getHouse());
            
            
            //開辟了新的內(nèi)存空間
            //原本的對象
            //com.promsing.creational.prototype.type4.Sheep@1b6d3586
            //com.promsing.creational.prototype.type4.House@4554617c
            //克隆的對象
            //com.promsing.creational.prototype.type4.Sheep@74a14482
            //com.promsing.creational.prototype.type4.House@1540e19d
        }
    
    }

    深復(fù)制-通過對象序列化實現(xiàn)(推薦)

    羊類、房子類都需要實現(xiàn)Serializable接口。注意這里可以不實現(xiàn)Cloneable了。

    房子類

    /**
     * 房子類
     *
     * @author Promsing(張有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 15:27
     */
    public class House implements Serializable{
    
        //地址
        private String address;
    
        //尺寸
        private Integer size;
    
        public String getAddress() {
            return address;
        }
    
        public void setAddress(String address) {
            this.address = address;
        }
    
        public Integer getSize() {
            return size;
        }
    
        public void setSize(Integer size) {
            this.size = size;
        }
    
    }

    羊類

    /**
     * 克隆羊-深拷貝
     *
     * @author Promsing(張有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 15:26
     */
    public class Sheep implements Serializable {
    
        private String name;
    
        private Integer age;
    
        private String color;
    
        /**
         * 羊的房子:引用類型
         */
        private House house;
    
        public House getHouse() {
            return house;
        }
    
        public void setHouse(House house) {
            this.house = house;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public Integer getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
    
        public String getColor() {
            return color;
        }
    
        public void setColor(String color) {
            this.color = color;
        }
    
        public Sheep() {
        }
    
    
        public Sheep(String name, Integer age, String color) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.color = color;
        }
    
     
        /**
         * 序列化的方式:進行深復(fù)制
         * 寫著麻煩:用著簡單。支持開閉原則
         * @return
         */
        public Object deepClone() {
    
            //創(chuàng)建流對象
            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)前這個對象以對象流的方式輸出
    
                //反序列化
                bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
                ois = new ObjectInputStream(bis);
                Sheep copyObj = (Sheep) ois.readObject();
    
                return copyObj;
    
            } catch (Exception e) {
                // TODO: handle exception
                e.printStackTrace();
                return null;
            } finally {
                //關(guān)閉流
                try {
                    bos.close();
                    oos.close();
                    bis.close();
                    ois.close();
                } catch (Exception e2) {
                    // TODO: handle exception
                    System.out.println(e2.getMessage());
                }
            }
    
        }
    }

    Main

    /**
     * 深復(fù)制
     *
     * @author Promsing(張有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 15:38
     */
    public class DeepClient {
    
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
            Sheep sheep=new Sheep("黑",90,"heisee");
            sheep.setHouse(new House());
            Sheep clone = (Sheep)sheep.deepClone();
            System.out.println("原本的對象");
            System.out.println(sheep);
            System.out.println(sheep.getHouse());
            System.out.println("克隆的對象");
            System.out.println(clone);
            System.out.println(clone.getHouse());
        }
    
    }

    拓展

    Spring使用原型模式:@scope(“prototype”)

    public static void main(String[] args) throws IOException {
          //new一個容器
        AnnotationConfigWebApplicationContext context =
            new AnnotationConfigWebApplicationContext();
        System.out.println("run success");
    
        OrderService bean = context.getBean(OrderService.class);
    }
    
    //根據(jù)getBean點進去
    public <T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException {
    		assertBeanFactoryActive();
    		return getBeanFactory().getBean(requiredType);
    }
    
    public Object getBean(String name) throws BeansException {
    		return doGetBean(name, null, null, false);
    }

    后續(xù)走到了。AbstractBeanFactory類中的doGetBean方法中里邊代碼做判斷mbd.isPrototype()

    protected <T> T doGetBean(
    			String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly)
    			throws BeansException {
    
    		String beanName = transformedBeanName(name);
    		Object bean;
    
    		// Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
    		Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
    		if (sharedInstance != null && args == null) {
    			//代碼省略~~~~
    		}
    
    		else {
    			//代碼省略~~~~
    
    			
    			try {
    				//代碼省略~~~~
                    
    				// Create bean instance.
                    //判斷是否是單例
    				if (mbd.isSingleton()) {
    					sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
    						try {
    							return createBean(beanName, mbd, args);
    						}
    						catch (BeansException ex) {
    							
    							destroySingleton(beanName);
    							throw ex;
    						}
    					});
    					bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
    				}
                    //判斷是否是多例(原型)
                    //這里會創(chuàng)建一個新的對象
    				else if (mbd.isPrototype()) {
    					// It's a prototype -> create a new instance.
    					Object prototypeInstance = null;
    					try {
    						beforePrototypeCreation(beanName);
    						prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
    					}
    					finally {
    						afterPrototypeCreation(beanName);
    					}
    					bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
    				}
    
    				else {
    					//代碼省略~~~~
    				}
    			}
    			catch (BeansException ex) {
    				cleanupAfterBeanCreationFailure(beanName);
    				throw ex;
    			}
    		}
    
    		//代碼省略~~~~
    		}
    		return (T) bean;
    	}

    ArrayList實現(xiàn)了Cloneable接口

    public Object clone() {
        try {
            ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
            v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
            v.modCount = 0;
            return v;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // this shouldn't happen, since we are Cloneable
            throw new InternalError(e);
        }
    }

    以上就是關(guān)于“Java設(shè)計模式之原型模式怎么實現(xiàn)”這篇文章的內(nèi)容,相信大家都有了一定的了解,希望小編分享的內(nèi)容對大家有幫助,若想了解更多相關(guān)的知識內(nèi)容,請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。

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