详解设计模式：原型模式

2022-12-02 08:31:02 浏览数 (1)

原型模式（Prototype Pattern） ，是 GoF 的 23 种设计模式的一种，是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。属于创建型模式，提供创建对象的最佳方式。 原型（Prototype），在制造业中通常是指大批量生产开始之前研发出的概念模型，并基于各种参数指标对其进行检验，如果达到了质量要求，即可参照这个原型进行批量生产。原型模式达到以原型实例创建副本实例的目的即可，并不需要知道其原始类，也就是说，原型模式可以用对象创建对象，而不是用类创建对象，以此达到效率的提升。 ～ 本篇内容包括：关于原型模式、原型模式-浅拷贝实现、原型模式-深拷贝实现

文章目录
  • 一、关于原型模式
    • 1、关于原型模式
    • 2、关于原型模式的构成
    • 3、浅拷贝与深拷贝

  • 二、原型模式-浅拷贝实现
    • 1、浅拷贝
    • 2、浅拷贝实现
  • 三、原型模式-深拷贝实现
    • 1、深拷贝
    • 2、深拷贝实现（序列化方式）

一、关于原型模式

1、关于原型模式

原型模式（Prototype Pattern） ，是 GoF 的 23 种设计模式的一种，是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。属于创建型模式，提供创建对象的最佳方式。

原型（Prototype），在制造业中通常是指大批量生产开始之前研发出的概念模型，并基于各种参数指标对其进行检验，如果达到了质量要求，即可参照这个原型进行批量生产。原型模式达到以原型实例创建副本实例的目的即可，并不需要知道其原始类，也就是说，原型模式可以用对象创建对象，而不是用类创建对象，以此达到效率的提升。

2、关于原型模式的构成

原型模式包含如下角色：

  • 抽象原型类（Prototype）：规定了具体原型对象必须实现的 clone() 方法。抽象原型类是定义具有克隆自己的方法接口，是所有具体原型类的公共父类，可以是抽象类，也可以是接口。
  • 具体原型类（ConcretePrototype）：实现抽象原型类的 clone() 方法，它是可被复制的对象。
  • 访问类（Client）：使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。
3、浅拷贝与深拷贝

原型模式的使用需要注意浅拷贝与深拷贝的问题

  • 浅克隆：创建一个新对象，新对象的属性和原来对象完全相同，对于非基本类型属性，仍指向原有属性所指向的对象的内存地址。
  • 深克隆：创建一个新对象，属性中引用的其他对象也会被克隆，不再指向原有对象地址。

二、原型模式-浅拷贝实现

1、浅拷贝

浅拷贝，即调用 clone 对象拷贝内存中的数据时，要注意拷贝的是基础数据类型，对于数组，集合，自定义类等引用数据类型仅拷贝地址，会造成所有的对象都持有同一个内存地址的引用成员。

  • 基础数据类型：如果类中全部是基础数据类型，使用 clone 可以将该类完整的复制一份；
  • 引用数据类型：如果类中有引用类型成员，只是拷贝该成员的地址，所有的拷贝创建的原型模式实例对象都持有同一个引用，如果修改该引用成员的值，所有的原型对象实例的值都会跟着修改；
2、浅拷贝实现

# Cloneable 抽象原型类

Java 中的 Object 类中提供了 clone() 方法来实现浅克隆。 Cloneable 接口是可以看作抽象原型类，而实现了 Cloneable 接口的子实现类就是具体的原型类

# Realizetype 具体原型类

代码语言：javascript复制
public class Realizetype implements Cloneable {

    private Integer a;
    private Integer b;

    public Integer getA() {
        return a;
    }

    public void setA(Integer a) {
        this.a = a;
    }

    public Integer getB() {
        return b;
    }

    public void setB(Integer b) {
        this.b = b;
    }

    public Realizetype() {
        System.out.println("具体的原型对象创建完成！");
    }

    @Override
    protected Realizetype clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具体原型复制成功！");
        return (Realizetype) super.clone();
    }
}

# Client 访问测试类

代码语言：javascript复制
public class Client {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Realizetype r1 = new Realizetype();
        r1.setA(10);
        r1.setB(11);
        Realizetype r2 = r1.clone();
				// 两者数据分别为 false 和 true 对象都持有同一个内存地址的引用成员
        System.out.println("对象r1和r2是同一个对象？"   (r1 == r2));
        System.out.println("对象r1和r2是同一个对象？"   (r1.getA() == r2.getA()));
    }
}

三、原型模式-深拷贝实现

1、深拷贝

深拷贝，深拷贝时需要在 clone 方法中 , 调用引用数据类型本身的 clone 对象 , 在将其赋值给被拷贝的原型模式实例对象。

实现深拷贝有两种方法：

  • 序列化该对象，然后反序列化回来，就能得到一个新的对象了。 序列化：将对象写入到IO流中； 反序列化：从IO流中恢复对象 序列化机制允许将实现序列化的java对象转化为字节序列，这些字节序列可以保存到磁盘或者网络传输上，以达到以后恢复成原来的对象，序列化机制使得对象可以脱离程序的运行而独立存在。
  • 继续利用 clone() 方法，对该对象的引用类型变量再实现一次 clone() 方法。
2、深拷贝实现（序列化方式）

这里我们使用序列化的方式来实现深拷贝

# Realizetype 实现 Serializable 序列化接口

# Client

代码语言：javascript复制
import java.io.*;

public class Client {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, IOException, ClassNotFoundException {
        Realizetype r1 = new Realizetype();
        r1.setA(10);
        r1.setB(11);

        //创建对象输出流对象
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("/Users/lizhengi/test/b.txt"));
        //将c1对象写出到文件中
        oos.writeObject(r1);
        oos.close();

        //创建对象出入流对象
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("/Users/lizhengi/test/b.txt"));
        //读取对象
        Realizetype r2  = (Realizetype) ois.readObject();

      	// 两者数据都为 false 说明对象持有不同的内存地址的引用成员，完成深拷贝
        System.out.println("对象r1和r2是同一个对象？"   (r1 == r2));
        System.out.println("对象r1和r2是同一个对象？"   (r1.getA() == r2.getA()));
    }
}
文件存储 javascript

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