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原型模式

定義:用原型實(shí)例指定創(chuàng )建對象的種類(lèi),并通過(guò)拷貝這些原型創(chuàng )建新的對象。

類(lèi)型:創(chuàng )建類(lèi)模式

類(lèi)圖:

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-design-pattern/images/prototype-pattern-1.jpg" alt="builder-pattern" />

原型模式主要用于對象的復制,它的核心是就是類(lèi)圖中的原型類(lèi)Prototype。Prototype類(lèi)需要具備以下兩個(gè)條件:

  • 實(shí)現Cloneable接口。在java語(yǔ)言有一個(gè)Cloneable接口,它的作用只有一個(gè),就是在運行時(shí)通知虛擬機可以安全地在實(shí)現了此接口的類(lèi)上使用clone方法。在java虛擬機中,只有實(shí)現了這個(gè)接口的類(lèi)才可以被拷貝,否則在運行時(shí)會(huì )拋出CloneNotSupportedException異常。
  • 重寫(xiě)Object類(lèi)中的clone方法。Java中,所有類(lèi)的父類(lèi)都是Object類(lèi),Object類(lèi)中有一個(gè)clone方法,作用是返回對象的一個(gè)拷貝,但是其作用域protected類(lèi)型的,一般的類(lèi)無(wú)法調用,因此,Prototype類(lèi)需要將clone方法的作用域修改為public類(lèi)型。

原型模式是一種比較簡(jiǎn)單的模式,也非常容易理解,實(shí)現一個(gè)接口,重寫(xiě)一個(gè)方法即完成了原型模式。在實(shí)際應用中,原型模式很少單獨出現。經(jīng)常與其他模式混用,他的原型類(lèi)Prototype也常用抽象類(lèi)來(lái)替代。

實(shí)現代碼:

    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("原型模式實(shí)現類(lèi)");
        }
    }

    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();
            }
        }
    }

原型模式的優(yōu)點(diǎn)及適用場(chǎng)景

使用原型模式創(chuàng )建對象比直接new一個(gè)對象在性能上要好的多,因為Object類(lèi)的clone方法是一個(gè)本地方法,它直接操作內存中的二進(jìn)制流,特別是復制大對象時(shí),性能的差別非常明顯。

使用原型模式的另一個(gè)好處是簡(jiǎn)化對象的創(chuàng )建,使得創(chuàng )建對象就像我們在編輯文檔時(shí)的復制粘貼一樣簡(jiǎn)單。

因為以上優(yōu)點(diǎn),所以在需要重復地創(chuàng )建相似對象時(shí)可以考慮使用原型模式。比如需要在一個(gè)循環(huán)體內創(chuàng )建對象,假如對象創(chuàng )建過(guò)程比較復雜或者循環(huán)次數很多的話(huà),使用原型模式不但可以簡(jiǎn)化創(chuàng )建過(guò)程,而且可以使系統的整體性能提高很多。

原型模式的注意事項

  • 使用原型模式復制對象不會(huì )調用類(lèi)的構造方法。因為對象的復制是通過(guò)調用Object類(lèi)的clone方法來(lái)完成的,它直接在內存中復制數據,因此不會(huì )調用到類(lèi)的構造方法。不但構造方法中的代碼不會(huì )執行,甚至連訪(fǎng)問(wèn)權限都對原型模式無(wú)效。還記得單例模式嗎?單例模式中,只要將構造方法的訪(fǎng)問(wèn)權限設置為private型,就可以實(shí)現單例。但是clone方法直接無(wú)視構造方法的權限,所以,單例模式與原型模式是沖突的,在使用時(shí)要特別注意。
  • 深拷貝與淺拷貝。Object類(lèi)的clone方法只會(huì )拷貝對象中的基本的數據類(lèi)型,對于數組、容器對象、引用對象等都不會(huì )拷貝,這就是淺拷貝。如果要實(shí)現深拷貝,必須將原型模式中的數組、容器對象、引用對象等另行拷貝。例如:
    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A(yíng)rrayList不是基本類(lèi)型,所以成員變量list,不會(huì )被拷貝,需要我們自己實(shí)現深拷貝,幸運的是java提供的大部分的容器類(lèi)都實(shí)現了Cloneable接口。所以實(shí)現深拷貝并不是特別困難。

PS:深拷貝與淺拷貝問(wèn)題中,會(huì )發(fā)生深拷貝的有java中的8中基本類(lèi)型以及他們的封裝類(lèi)型,另外還有String類(lèi)型。其余的都是淺拷貝。