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2014年(12)

2013年(21)

分类: Java

2014-02-17 19:23:23

原型模式是一种简单、易使用的创建型设计模式,通过给出一个原型对象来指明所创建的对象的类型,然后用复制这个原型对象的办法创建出更多同类型的对象。原型模式要求对象实现一个可以“克隆”自身的接口,这样就可以通过复制一个实例对象本身来创建一个新的实例。这样一来,通过原型实例创建新的对象,就不再需要关心这个实例本身的类型,只要实现了克隆自身的方法,就可以通过这个方法来获取新的对象,而无须再去通过new来创建。
原型模式的结构图如下所示:


原型模式的参与角色:
(1)客户角色:客户类提出创建对象的请求。
(2)抽象原型角色:这是一个抽象角色,通常由一个java接口或抽象类实现,具体原型都需要实现该接口。
(3)具体原型角色:客户端所需要的被复制的对象。
下面还是通过代码描述该模式的具体使用:
1、第一个文件:抽象原型文件Prototype.java
 

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  1. /**
  2.  * 抽象原型角色
  3.  */
  4. public abstract class Prototype implements Cloneable{

  5.     /**
  6.      * 克隆自身方法
  7.      * @return
  8.      */
  9.     public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
  10.         return super.clone();
  11.     }
  12. }

2、第二个文件:具体原型文件ConcretePrototype1.java
 

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  1. /**
  2.  * 具体原型实现
  3.  */
  4. public class ConcretePrototype1 extends Prototype{

  5.     public static int classFlag = 1;
  6.     /**
  7.      * 克隆自身方法
  8.      * @return
  9.      * @throws CloneNotSupportedException
  10.      */
  11.     public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
  12.         return (ConcretePrototype1) super.clone();
  13.     }
  14. }
3、第三个文件:具体原型文件ConcretePrototype2.java
 

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  1. /**
  2.  * 具体原型实现
  3.  */
  4. public class ConcretePrototype2 extends Prototype{

  5.     public static int classFlag = 2;
  6.     /**
  7.      * 克隆自身方法
  8.      * @return
  9.      * @throws CloneNotSupportedException
  10.      */
  11.     public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
  12.         return (ConcretePrototype2) super.clone();
  13.     }
  14. }

 4、第四个文件:TestMain.java

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  1. /**
  2.  * 测试Main方法
  3.  */
  4. public class TestMain {

  5.     public static void main(String [] args) throws CloneNotSupportedException{
  6.         TestMain main = new TestMain();
  7.         Prototype prototype1 = new ConcretePrototype1();
  8.         ConcretePrototype1 concretePrototype1 = (ConcretePrototype1) prototype1.clone();
  9.         System.out.println(concretePrototype1.classFlag);
  10.         Prototype prototype2 = new ConcretePrototype2();
  11.         ConcretePrototype2 concretePrototype2 = (ConcretePrototype2) prototype2.clone();
  12.         System.out.println(concretePrototype2.classFlag);
  13.     }
  14. }
看了以上代码,大家可能会觉得原型模式其实还是挺简单的。
我们上面描述的对象创建方法是通过调用java中的clone方法来复制对象,我看到网上还有另外一种使用new的方式来创建对象,具体原型的写法如下所示。
 5、第一个文件:Prototype.java

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  1. public interface Prototype{
  2.     /**
  3.      * 克隆自身的方法
  4.      * @return 一个从自身克隆出来的对象
  5.      */
  6.     public Object clone();
  7. }

6、第二个文件:ConcretePrototype1.java

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  1. public class ConcretePrototype1 implements Prototype {
  2.     public Prototype clone() {
  3.         // 最简单的克隆,新建一个自身对象,由于没有属性就不再复制值了
  4.         Prototype prototype = new ConcretePrototype1();
  5.         return prototype;
  6.     }
  7. }
7、第三个文件ConcretePrototype2.java
 

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  1. public class ConcretePrototype2 implements Prototype {
  2.     public Prototype clone(){
  3.         //最简单的克隆,新建一个自身对象,由于没有属性就不再复制值了
  4.         Prototype prototype = new ConcretePrototype2();
  5.         return prototype;
  6.     }
  7. }
至于以上两种写法的区别就在于一种是直接调用clone方法实现浅克隆出一个对象,第二种是使用new,创建出一个完完全全独立的新对象,咱就把它称作是"深克隆"吧。
至于浅克隆和深克隆的区别是什么呢,简单的说:如果一个对象中只有基本类型属性,那深克隆和浅克隆效果都是一样的,基本类型数据不管是用深克隆还是浅克隆都会被克隆出一份,但如果对象中包含引用对象属性,那浅克隆其实这是拷贝了一份引用,而深克隆确实把整个引用对象都拷贝了一份。(大家可以参考下这篇帖子http://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/04/11/2439387.html
在看了原型模式之后,大家可能会觉得这个跟工厂模式比较的相似。咱们把工厂模式的结构图也画一下,大家对比一下就知道的区别了。

比较明显原型模式没有工厂模式的抽象工厂和具体工厂的实现,代码结构要简单一些,当然你也可以把原型模式的抽象原型理解成一种特殊的工厂。
  8、原型模式的优点:
(1)根据客户端要求实现动态创建对象
,客户端不需要知道对象的创建细节,便于代码的维护和扩展。
(2)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。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。

(3) 原型模式类似于工厂模式,但它没有了工厂模式中的抽象工厂和具体工厂的层级关系,代码结构更清晰和简单。

9、原型模式的注意事项:
(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。不但构造方法中的代码不会执行,甚至连访问权限都对原型模式无效。还记得单例模式吗?单例模式中,只要将构造方法的访问权限设置为 private型,就可以实现单例。但是clone方法直接无视构造方法的权限,所以,单例模式与原型模式是冲突的。
(2)在使用时要注意
深拷贝与浅拷贝的问题。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。

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