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。
类型:创建类模式
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。
原型模式是一种比较简单的模式,也非常容易理解,实现一个接口,重写一个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。
实现代码:
- class Prototype implements Cloneable {
- public Prototype clone(){
- Prototype prototype = null;
- try{
- prototype = (Prototype)super.clone();
- }catch(CloneNotSupportedException e){
- e.printStackTrace();
- }
- return prototype;
- }
- }
- class ConcretePrototype extends Prototype{
- public void show(){
- System.out.println("原型模式实现类");
- }
- }
- public class Client {
- public static void main(String[] args){
- ConcretePrototype cp = new ConcretePrototype();
- for(int i=0; i< 10; i++){
- ConcretePrototype clonecp = (ConcretePrototype)cp.clone();
- clonecp.show();
- }
- }
- }
原型模式的优点及适用场景
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。
原型模式的注意事项
- 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,在使用时要特别注意。
-
浅复制:复制了值类型对象,对于引用类型对象,只复制了引用,它指向原来引用的对象。Java中clone为浅复制。
深复制:对值类型和引用类型的对象都生成一份新的拷贝. Java中可以通过串行化来进行深复制,前提是对象以及对象内部所引用的对象都是可串行化的,否则需要考虑将那些不可串行化的对象可否设为transient,排除在复制过程之外。 - 克隆必须满足的条件:
a.对任何的对象x,都有:x.clone() != x,即克隆对象与原对象不是同一个对象。
b.对任何的对象x,都有:x.clone().getClass() == x.get getClass(),即克隆对象与原对象的类型是一样的。 c.如果对象x的equals()方法定义恰当的话,那么x.clone().equals(x)应当是成立的。
在java中实现clone()应该满足这三个条件。
- 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;
- }
- }
由于ArrayList不是基本类型,所以成员变量list,不会被拷贝,需要我们自己实现深拷贝,幸运的是java提供的大部分的容器类都实现了Cloneable接口。所以实现深拷贝并不是特别困难。
PS: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。
实现深拷贝的通用方式,是通过序列化和反序列化来实现,前提是对象以及对象内部引用类型变量都需要实现序列化接口Serializable,不需要实现的需要通过transient来标示,通过这种方式,可以得到深拷贝出来的对象!
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