Java设计模式-原型模式
# Java设计模式-原型模式
# 1. 克隆羊问题
现在有一只羊tom,姓名为: tom, 年龄为:1,颜色为:白色,请编写程序创建和tom羊 属性完全相同的10只羊。
# 1. 传统方式解决克隆羊问题
# 1. 思路分析(UML类图)
# 2. 代码
羊
public class Sheep {
private String name;
private int age;
private String color;
public Sheep(String name, int age, String color) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
this.color = color;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
@Override
public String toString() {
return "Sheep [name=" + name + ", age=" + age + ", color=" + color + "]";
}
}
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public class Client {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//传统的方法
Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
Sheep sheep4 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
Sheep sheep5 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
//....
System.out.println(sheep);
System.out.println(sheep2);
System.out.println(sheep3);
System.out.println(sheep4);
System.out.println(sheep5);
//...
}
}
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# 2. 传统的方式的优缺点
优点是比较好理解,简单易操作。
在创建新的对象时,总是需要重新获取原始对象的属性,如果创建的对象比较复杂时,效率较低。
总是需要重新初始化对象,而不是动态地获得对象运行时的状态, 不够灵活。
改进的思路分析。
**思路:**Java中Object类是所有类的根类,Object类提供了一个clone()方法,该方法可以将一个Java对象复制一份,但是需要实现clone的Java类必须要实现一个接口Cloneable,该接口表示该类能够复制且具有复制的能力 => 原型模式
# 2. 原型模式
# 1. 基本介绍
原型模式(Prototype模式)是指: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。
原型模式是一种
创建型设计模式
,允许一个对象再创建另外一个可定制的对象,无需知道如何创建的细节。工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象,这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建,即 对象.clone()。
形象的理解:孙大圣拔出猴毛, 变出其它孙大圣。
# 2. 原理结构图(UML类图)
原理结构图说明:
Prototype : 原型类,声明一个克隆自己的接口。
ConcretePrototype: 具体的原型类, 实现一个克隆自己的操作。
Client: 让一个原型对象克隆自己,从而创建一个新的对象(属性一样)。
# 3. 原型模式-解决克隆羊问题
原型模式解决克隆羊问题的应用实例
使用原型模式改进传统方式,让程序具有更高的效率和扩展性。实现Cloneable
public class Sheep implements Cloneable {
private String name;
private int age;
private String color;
private String address = "蒙古羊";
public Sheep friend; //是对象, 克隆是会如何处理
public Sheep(String name, int age, String color) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
this.color = color;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
@Override
public String toString() {
return "Sheep [name=" + name + ", age=" + age + ", color=" + color + ", address=" + address + "]";
}
//克隆该实例,使用默认的clone方法来完成
@Override
protected Object clone() {
Sheep sheep = null;
try {
sheep = (Sheep)super.clone();
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
System.out.println(e.getMessage());
}
// TODO Auto-generated method stub
return sheep;
}
}
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public class Client {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("原型模式完成对象的创建");
// TODO Auto-generated method stub
Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
// sheep.friend = new Sheep("jack", 2, "黑色");
Sheep sheep2 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
Sheep sheep4 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
Sheep sheep5 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
System.out.println("sheep2 =" + sheep2 + "sheep2.friend=" + sheep2.friend.hashCode());
System.out.println("sheep3 =" + sheep3 + "sheep3.friend=" + sheep3.friend.hashCode());
System.out.println("sheep4 =" + sheep4 + "sheep4.friend=" + sheep4.friend.hashCode());
System.out.println("sheep5 =" + sheep5 + "sheep5.friend=" + sheep5.friend.hashCode());
}
}
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# 4. 原型模式-在Spring框架中源码分析
Spring中原型bean的创建,就是原型模式的应用
beans.xml
<!-- 这里我们的 scope="prototype" 即 原型模式来创建 --> <bean id="id01" class="org.example.spring.bean.Monster" scope="prototype"/> </beans>
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6Monster
/** * 注释 * @author Administrator * */ public class Monster { private Integer id = 10 ; private String nickname = "牛魔王"; private String skill = "芭蕉扇"; public Monster() { System.out.println("monster 创建.."); } public Monster(Integer id, String nickname, String skill) { //System.out.println("Integer id, String nickname, String skill被调用"); this.id = id; this.nickname = nickname; this.skill = skill; } public Monster( String nickname, String skill,Integer id) { this.id = id; this.nickname = nickname; this.skill = skill; } public Integer getId() { return id; } public void setId(Integer id) { this.id = id; } public String getNickname() { return nickname; } public void setNickname(String nickname) { this.nickname = nickname; } public String getSkill() { return skill; } public void setSkill(String skill) { this.skill = skill; } @Override public String toString() { return "Monster [id=" + id + ", nickname=" + nickname + ", skill=" + skill + "]"; } }
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53测试类:ProtoType
public class ProtoType { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml"); // 获取monster[通过id获取monster] Object bean = applicationContext.getBean("id01"); System.out.println("bean" + bean); // 输出 "牛魔王" ..... Object bean2 = applicationContext.getBean("id01"); System.out.println("bean2" + bean2); //输出 "牛魔王" ..... System.out.println(bean == bean2); // false // ConfigurableApplicationContext } }
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19代码分析+Debug源码
# 5. 深入讨论-浅拷贝和深拷贝
# 1. 浅拷贝的介绍
对于数据类型是基本数据类型的成员变量,浅拷贝会直接进行值传递,也就是将该属性值复制一份给新的对象。
对于数据类型是引用数据类型的成员变量,比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等,那么浅拷贝会进行引用传递,也就是只是将该成员变量的引用值(内存地址)复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下,在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值。
前面我们
克隆羊就是浅拷贝
。浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现sheep = (Sheep) super.clone();
# 2. 深拷贝基本介绍
复制对象的所有基本数据类型的成员变量值。
为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间,并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象,直到该对象可达的所有对象。也就是说,对象进行深拷贝要对整个对象进行拷贝。
深拷贝实现方式1:重写clone方法来实现深拷贝。
深拷贝实现方式2:通过对象序列化实现深拷贝(推荐)。
DeepCloneableTarget:
public class DeepCloneableTarget implements Serializable, Cloneable {
/**
*
*/
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String cloneName;
private String cloneClass;
//构造器
public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) {
this.cloneName = cloneName;
this.cloneClass = cloneClass;
}
//因为该类的属性,都是String , 因此我们这里使用默认的clone完成即可
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
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DeepProtoType:
public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable{
public String name; //String 属性
public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型
public DeepProtoType() {
super();
}
//深拷贝 - 方式 1 使用clone 方法
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Object deep = null;
//这里完成对基本数据类型(属性)和String的克隆
deep = super.clone();
//对引用类型的属性,进行单独处理
DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep;
deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget)deepCloneableTarget.clone();
// TODO Auto-generated method stub
return deepProtoType;
}
//深拷贝 - 方式2 通过对象的序列化实现 (推荐)
public Object deepClone() {
//创建流对象
ByteArrayOutputStream bos = null;
ObjectOutputStream oos = null;
ByteArrayInputStream bis = null;
ObjectInputStream ois = null;
try {
//序列化
bos = new ByteArrayOutputStream();
oos = new ObjectOutputStream(bos);
oos.writeObject(this); //当前这个对象以对象流的方式输出
//反序列化
bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ois = new ObjectInputStream(bis);
DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType)ois.readObject();
return copyObj;
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
e.printStackTrace();
return null;
} finally {
//关闭流
try {
bos.close();
oos.close();
bis.close();
ois.close();
} catch (Exception e2) {
// TODO: handle exception
System.out.println(e2.getMessage());
}
}
}
}
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public class Client {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// TODO Auto-generated method stub
DeepProtoType p = new DeepProtoType();
p.name = "宋江";
p.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("大牛", "小牛");
//方式1 完成深拷贝
// DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.clone();
//
// System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
// System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());
//方式2 完成深拷贝
DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.deepClone();
System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());
}
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# 6. 原型模式的注意事项和细节
创建新的对象比较复杂时,可以利用原型模式简化对象的创建过程,同时也能够提高效率。
不用重新初始化对象,而是动态地获得对象运行时的状态。
如果原始对象发生变化(增加或者减少属性),其它克隆对象的也会发生相应的变化,无需修改代码。
在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码。
缺点:需要为每一个类配备一个克隆方法,这对全新的类来说不是很难,但对已有的类进行改造时,需要修改其源代码,违背了ocp原则,这点请同学们注意。