原型模式

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原型模式

概念

在设计系统过程中，有时候可能需要一些相同的或相似的对象，这时可以采用原型模式。

  • 定义： 原型模式(Prototype Pattern)：使用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

实例

java中的原型模式很简单，也就是Object对象的clone()方法，不过只是浅拷贝，也就是采用clone方法获得的拷贝对象不会将引用类型也拷贝下来，只会拷贝基本类型。需要注意的是：正确拷贝的对象与原来的对象不在一个内存地址上，也就是它们是两个互相独立的对象，互不影响，只是内容看起来一样而已。

下面以文件复制过程来演示下浅拷贝：

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/**
 * ShallowClone
 */
public class File implements Cloneable{
    private String name;
    private String content;
    private Date date;
    private List<String> list;
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getContent() {
        return content;
    }
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
    public Date getDate() {
        return date;
    }
    public void setDate(Date data) {
        this.date = data;
    }
    public List<String> getList() {
        return list;
    }
    public void setList(List<String> list) {
        this.list = list;
    }
    @Override
    public File clone () {
        Object obj = null;
        try {
            obj = super.clone();
            return (File) obj;
        }  catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

客户端代码如下：

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public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        File file0 = new File();
        file0.setName("记事本0");
        file0.setContent("呜呜呜呜呜呜呜呜呜");
        file0.setDate(new Date());
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(3);
        list.add("1");
        list.add("2");
        list.add("3");
        file0.setList(list);
        File file1 = file0.clone();
        file1.setName("记事本1");
        System.out.println(file0 == file1);//false
        System.out.println(file0.getClass() == file1.getClass()); //true
        System.out.println(file0.getDate() == file1.getDate());//true
        System.out.println(file0.getList() == file1.getList());//true
    }
}

输出结果似乎没问题，不过我们可以看到file0.getList() == file1.getList()结果竟然是true。对于引用类型来说，用 ==比较符比较的应该是内存地址。结果为true说明file0与file1都指向同一个对象，file1只是把“指针”给复制过来了。将来如果对file0中的List进行修改，file1中的List也会被改变。这就是所谓的浅拷贝了。

如果要实现深拷贝需要我们自己实现编码，被拷贝的对象必须实现Serializable接口。下面随便建立一个带List成员的类演示下实现深拷贝：

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/**
 * DeepClone
 */
public class DeepClone implements Serializable{
    private List<String> list;
    public List<String> getList() {
        return list;
    }
    public void setList(List<String> list) {
        this.list = list;
    }
    public DeepClone deepClone () throws IOException, ClassNotFoundException {
        //将对象写入流
        ByteArrayOutputStream bao = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bao);
        oos.writeObject(this);
        //将对象读出流
        ByteArrayInputStream bai = new ByteArrayInputStream(bao.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bai);
        return  (DeepClone)ois.readObject();
    }
}

客户端代码如下：

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public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        DeepClone dp0 = new DeepClone();
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(3);
        list.add("1");
        list.add("2");
        list.add("3");
        dp0.setList(list);
        try {
            DeepClone dp1 = dp0.deepClone();
            System.out.println(dp0 == dp1); //false
            System.out.println(dp0.getList() == dp1.getList()); //false
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

可以看到dp0.getList() == dp1.getList()结果为false,说明List拷贝成功。

总结

缺点
  • 需要为每个类提供Clone方法，比较麻烦。
  • 实现深克隆比较麻烦，尤其是当对象存在多重嵌套时。
适用场景
  • 创建对象成本较大时，可考虑用克隆模式来复制，减少系统资源占用。