原型模式(Prototype Pattern)的简单程度仅此于单例模式和迭代器模式。正是由于简单,使用的场景非常多,其定义如下:
Specify the kind of object to create using a prototypical instance, and create new objects by copying this prototype。(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)
原型模式的使用场景
1)资源优化场景:类初始化需要消化非常多的资源,这个资源包括数据、硬件资源等。
2)性能和安全要求的场景:通过new一个对象需要非常繁琐的数据准备和访问权限,则可以使用原型模式。
3)一个对象多个修改者的场景:一个对象需要提供给其他对象访问,而且各个调用者可以都需要修改其值时,可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者调用。
原型模式的通用代码如下:
public class PrototypeClass implements Cloneable {
//覆写父类Object的方法
@Override
public PrototypeClass clone() {
PrototypeClass object = null;
try {
object = (PrototypeClass) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e){
//异常处理
}
return object;
}
}
原型模式的优点
1)性能优良:原型模式是在内存二进制流的拷贝,要比直接new一个对象性能好很多,特别是要在一个循环体内产生大量的对象时,原型模式可以更好的体现其优点。
2)逃避构造方法的约束:这既是他的优点也是它的缺点,直接在内存中拷贝,构造方法是不会执行的。优点就是减少了约束,缺点也是减少了约束,需要大家在实际应用时考虑。
原型模式的注意事项
原型模式虽然很简单,但是在Java中使用原型模式也就是clone方法还是有一些注意事项的。
1)构造方法不会被执行。
2)浅拷贝和深拷贝:在解释什么是浅拷贝和什么是深拷贝之前,我们先来看个例子,代码如下。
//浅拷贝
public class Thing implements Cloneable {
//定义一个私有变量
private ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
@Override
public Thing clone() {
Thing thing = null;
try {
thing = (Thing) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return thing;
}
//设置ArrayList的值
public void setValue(String value) {
this.arrayList.add(value);
}
//获得ArrayList的值
public ArrayList<String> getValue() {
return this.arrayList;
}
}
//浅拷贝测试
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//产生一个对象
Thing thing = new Thing();
//设置一个值
thing.setValue("张三");
//拷贝一个对象
Thing cloneThing = thing.clone();
cloneThing.setValue("李四");
System.out.println(thing.getValue);
}
}
猜想一下运行结果应该是什么,是仅一个张三吗,运行结果如下所示:
[张三,李四]
怎么会这样呢,怎么会有李四呢?因为Javs做了一个偷懒的拷贝动作,Object类提供的方法clone只是拷贝本对象,其对于内部的数组、引用对象等都不拷贝,还是指向原生对象的内部元素地址,这种拷贝就叫做浅拷贝,确实是非常浅,两个对象共享了一个私有变量,你改我改大家都能改,,是一种非常不安全的方式,在实际项目中使用还是比较少的(当然,这也是一个“危机”环境的一种救命方式)。拷贝的时候,对象内部的数组和引用对象才不拷贝,其他的原始类型比如int、long、char等都会被拷贝,但是对于String类型,Java就希望你把他认为是基本类型、它是没有clone方法的,处理机制也比较特殊,通过字符串池(stringpool)在需要的时候才在内存中创建新的字符串,在使用的时候就把String当做基本类型使用即可。
注意:使用原型模式时,引用的成员变量必须满足两个条件才不会被拷贝:一是类的成员变量,而不是方法内的变量;二是必须是一个可变的引用对象,而不是一个原始类型或不可变对象。
浅拷贝有风险,那怎么才能深入拷贝呢?修改一些程序就可以深拷贝了,代码如下:
//深拷贝
public class Thing implements Cloneable {
//定义一个私有变量
private ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
@Override
public Thing clone() {
Thing thing = null;
try {
thing = (Thing) super.clone();
this.arrayList = (ArrayList<String>)this.arrayList.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return thing;
}
//设置ArrayList的值
public void setValue(String value) {
this.arrayList.add(value);
}
//获得ArrayList的值
public ArrayList<String> getValue() {
return this.arrayList;
}
}
仅仅增加了一行代码,就可以对私有变量进行独立的拷贝了,clien端没有改变,运行结果是[张三]
clone和final两个矛盾体
对象的clone与对象内的final关键字是有冲突的,如果在定义arrayList的时候,在前面加上final的话,编译器就会报错的。
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