设计模式-05 原型模式

一原型模式

1. 定义

　　用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。

2. 类图

　　原型模式主要用于对象的复制，它的核心是就是类图中的原型类Prototype。Prototype类需要具备以下两个条件：

　　实现Cloneable接口。在java语言有一个Cloneable接口，它的作用只有一个，就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出CloneNotSupportedException异常。
　　重写Object类中的clone方法。Java中，所有类的父类都是Object类，Object类中有一个clone方法，作用是返回对象的一个拷贝，但是其作用域protected类型的，一般的类无法调用，因此，Prototype类需要将clone方法的作用域修改为public类型。

　　个人理解：

　　原型模式的意图：指定种类，创建对象。
　　原型模式就是实现一个Cloneable接口，重写一个clone方法即完成了原型模式。在实际应用中，原型模式很少单独出现。经常与其他模式混用，他的原型类Prototype也常用抽象类来替代。

二实现代码

1. 例子1

　　原型类实现了Cloneable接口

public class Prototype implements Cloneable {

    public Prototype clone() {
        Prototype prototype = null;
        try {
            prototype = (Prototype) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return prototype;
    }

}

具体原型类

public class ConcretePrototype extends Prototype {
      public void show(){
            System.out.println("原型模式实现类,address="+this);
        }
}

测试运行：

    public static void main(String[] args) {        ConcretePrototype cp = new ConcretePrototype();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {            ConcretePrototype clonecp = (ConcretePrototype) cp.clone();            clonecp.show();        }    }

2 例子2

　　生成一个实现了Cloneable接口，并重写了clone()方法的模型原型类。这个原型类有一个大头像的属性，可以存储大对象。

public class People implements Cloneable {
    private String name;
    private byte[] profile;

    public People() {

        File profile = new File("E:testJavaTool/car.jpg");
        byte[] profileBytes = ToolHelper.getBytesFromFile(profile);
        this.setProfile(profileBytes);
    }

    public People clone() {
        People prototype = null;
        try {
            prototype = (People) super.clone();
            prototype.profile = this.profile.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return prototype;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public byte[] getProfile() {
        return profile;
    }

    public void setProfile(byte[] profile) {
        this.profile = profile;
    }

    public void debugInfo() {
        System.out.println("--- people debugInfo ---");
        System.out.println("name=" + name);
        System.out.println("profile length=" + profile.length);
    }

测试运行：

1. 测试创建普通对象占用的系统资源

for(double j=0;j< 100000000000l;j++){
   People people = new People();
   people.debugInfo();
}

2. 测试创建拷贝对象占用的系统资源

for(double j=0;j< 100000000000l;j++){
  People p = new People();
  People clonePeople = (People)p.clone();
  clonePeople.debugInfo();
}

三原型模式的优点及适用场景

1 原型模式的优点

　　使用原型模式创建对象比直接new一个对象在性能上要好的多，因为Object类的clone方法是一个本地方法，它直接操作内存中的二进制流，特别是复制大对象时，性能的差别非常明显。

　　使用原型模式的另一个好处是简化对象的创建，使得创建对象就像我们在编辑文档时的复制粘贴一样简单。

　　因为以上优点，所以在需要重复地创建相似对象时可以考虑使用原型模式。比如需要在一个循环体内创建对象，假如对象创建过程比较复杂或者循环次数很多的话，使用原型模式不但可以简化创建过程，而且可以使系统的整体性能提高很多。

2 原型模式注意事项

1）使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法。因为对象的复制是通过调用Object类的clone方法来完成的，它直接在内存中复制数据，因此不会调用到类的构造方法

2）深拷贝与浅拷贝。Object类的clone方法只会拷贝对象中的基本的数据类型，对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝，这就是浅拷贝。如果要实现深拷贝，必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝。

    public class Prototype implements Cloneable {
        private ArrayList list = new ArrayList();
        public Prototype clone(){
            Prototype prototype = null;
            try{
                prototype = (Prototype)super.clone();
                prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();
            }catch(CloneNotSupportedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            return prototype;
        }
    }

3）深拷贝与浅拷贝问题中，会发生深拷贝的有java中的8中基本类型以及他们的封装类型，另外还有String类型。其余的都是浅拷贝。

时间： 2024-10-21 08:26:34