设计模式最佳实践之原型模式

What

原型模式：
是一个创建型的模式。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。

使用场景：

• 类初始化需要 消耗非常多的资源，资源包括数据、硬件资源等，通过原型的拷贝生成新对象，能够避免这些损耗
• 通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限
• 一个对象需要给多个调用者使用或访问，这时候就可以使用原型模式拷贝多个对象提供给调用者使用，而不对原有对象产生影响，即保护性拷贝

How

原型对象类需要实现Cloneable接口，调用super.clone()才能有效使用

代码例子

• 原型类：Man，同时实现接口Cloneable

      public class Man implements Cloneable {
      private String name;
      private ArrayList<String> mImages = new ArrayList<String>();
  
      public Man() {
          System.out.println("------------- 构造器 --------------");
      }
  
      protected Man cloneShallow() {
          System.out.println("------------- 浅拷贝 --------------");
          try {
              Man man = (Man) super.clone();
              man.name = this.name;
              man.mImages = this.mImages;
              return man;
          } catch (CloneNotSupportedException e) {
              // TODO Auto-generated catch block
              e.printStackTrace();
          }
          return null;
  
      }
  
      protected Man cloneDeep() {
          System.out.println("------------- 深拷贝 --------------");
          try {
              Man man = (Man) super.clone();
              man.name = this.name;
              man.mImages = (ArrayList<String>) this.mImages.clone();
              return man;
          } catch (CloneNotSupportedException e) {
              // TODO Auto-generated catch block
              e.printStackTrace();
          }
          return null;
  
      }
  
      void showManInfo() {
          System.out.println("------------- show start --------------");
          System.out.println("name = " + name);
          System.out.println("mImages : ");
          int size = mImages.size();
          for (int i = 0; i < size; i++) {
              System.out.println("image name : "+mImages.get(i));
          }
          System.out.println("------------- show end --------------");
      }
  }
  

浅拷贝

• 测试例子

  public static void main(String[] args) {
          Man man = new Man();
          man.name = "我是男一号";
          man.mImages.add("图片1");
          man.mImages.add("图片2");
          man.mImages.add("图片2");
          man.showManInfo();
          
          Man man2 = man.cloneShallow();
          man2.showManInfo();
          System.out.println("------------- 修改内容 --------------");
          man2.name = "荆轲";
          man2.mImages.clear();
          man2.mImages.add("SB");
          man2.showManInfo();
          man.showManInfo();
      }
  

• 结果：
  • shallow_copy.png

结论：根据结果我们可以看出，这是一个浅拷贝，man2的成员变量mImages跟man的mImages指向了同一个内存地址，因此，在man2的mImages内容改变时，man的mImages也会跟着改变，因为他们操作的是同一个内存对应的内容，所以内容会相同

深拷贝

• 测试例子：

  public static void main(String[] args) {
          Man man = new Man();
          man.name = "我是男一号";
          man.mImages.add("图片1");
          man.mImages.add("图片2");
          man.mImages.add("图片2");
          man.showManInfo();
          
          Man man2 = man.cloneDeep();
          man2.showManInfo();
          System.out.println("------------- 修改内容 --------------");
          man2.name = "荆轲";
          man2.mImages.clear();
          man2.mImages.add("SB");
          man2.showManInfo();
          man.showManInfo();
      }
  

• 结果：
  • deep_copy.png

结论：根据结果我们可以看出，这是一个深拷贝，man2的成员变量mImages跟man的mImages指向了不同的内存地址，而是内容相同而已；因此，在man2的mImages内容改变时，man的mImages不会跟着改变，因为他们操作的是不同内存，所以对应的内容也会不同

When

总结

原型模式，本质上是对象拷贝，分为深、浅拷贝，主要用于解决构建复杂对象时资源消耗大的问题，在一定程度上能够提升创建对象的效率，同时还能有保护性拷贝，防止外部对象修改到原型对象，实现对象只读不可写的作用

• 优点
  • 原型模式在内存中二进制流的拷贝，比直接new一个对象性能要好得多，特别是在循环体内产生大量的对象，能更好展现原型模式的优势
• 缺点
  • 由于是直接在内存中进行拷贝，则构造函数是不会进行调用，所以在实际开发中，要注意这个潜在的问题