原型模式
2019-11-27 本文已影响0人
缓慢移动的蜗牛
原型模式定义
定义：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。
通用类图如下：
原型模式通用类图、.png
public class PrototypeClass implements Cloneable{
//覆写父类Object方法
@Override
public PrototypeClass clone(){
PrototypeClass prototypeClass = null;
try {
prototypeClass = (PrototypeClass)super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
//异常处理
}
return prototypeClass;
}
}
实现一个接口，然后重写clone方法，就完成了原型模式！很简单啊
示例
模拟信用卡中心批量发送广告信的场景
原型模式-发广告邮件示例.png
广告信模板
public class AdvTemplate {
//广告信名称
private String advSubject ="XX银行国庆信用卡抽奖活动";
//广告信内容
private String advContext = "国庆抽奖活动通知：只要刷卡就送你一百万！...";
//取得广告信的名称
public String getAdvSubject(){
return this.advSubject;
}
//取得广告信的内容
public String getAdvContext(){
return this.advContext;
}
}
邮件类
public class Mail implements Cloneable{
//收件人
private String receiver;
//邮件名称
private String subject;
//称谓
private String appellation;
//邮件内容
private String contxt;
//邮件的尾部，一般都是加上"XXX版权所有"等信息
private String tail;
//构造函数
public Mail(AdvTemplate advTemplate){
this.contxt = advTemplate.getAdvContext();
this.subject = advTemplate.getAdvSubject();
}
@Override
public Mail clone(){
Mail mail =null;
try {
mail = (Mail)super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return mail;
}
//以下为getter/setter方法
}
场景类
public class Client {
//发送账单的数量，这个值是从数据库中获得
private static int MAX_COUNT = 6;
public static void main(String[] args) {
//模拟发送邮件
int i=0;
//把模板定义出来，这个是从数据中获得
Mail mail = new Mail(new AdvTemplate());
mail.setTail("XX银行版权所有");
while(i<MAX_COUNT){
//以下是每封邮件不同的地方
Mail cloneMail = mail.clone();
cloneMail.setAppellation(getRandString(5)+" 先生（女士）");
cloneMail.setReceiver(getRandString(5)+"@"+getRandString(8)+".com");
//然后发送邮件
sendMail(cloneMail);
i++;
}
}
//发送邮件
public static void sendMail(Mail mail){
System.out.println("标题："+mail.getSubject() + "\t收件人：
"+mail.getReceiver()+"\t...发送成功！");
}
//获得指定长度的随机字符串
public static String getRandString(int maxLength){
String source ="abcdefghijklmnopqrskuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
StringBuffer sb = new StringBuffer();
Random rand = new Random();
for(int i=0;i<maxLength;i++){
sb.append(source.charAt(rand.nextInt(source.length())));
}
return sb.toString();
}
}
sendMail()即使是多线程下也是没有关系的，mail.clone()这个方法，把对象复制一份，产生一个新对象，和原有对象一样，然后再修改细节的数据。这种不通过new关键字来产生一个对象，而是通过对象复制来实现的模式就叫做原型模式。
原型模式的应用
优点
-
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，特别是在一个循环体内产生大量的对象时，原型模式可以更好地提现其优点。
-
逃避构造函数的约束
这既是它的优点也是缺点，直接在内存中拷贝，构造函数不会执行的，优点就是减少了约束，缺点也是减少了约束。
使用场景
-
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。
-
性能和安全要求的场景
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，则可以使用原型模式。
-
一个对象多个修改者场景
一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型拷贝多个对象供调用者使用。
使用注意事项
构造函数不会执行
public class Thing implements Cloneable{
public Thing() {
System.out.println("----构造函数----");
}
@Override
protected Thing clone() {
Thing thing = null;
try {
thing = (Thing) super.clone();
}catch (CloneNotSupportedException e){
e.printStackTrace();
}
return thing;
}
public static void main(String[] args) {
Thing t = new Thing();
t.clone();
/*
执行结果：
----构造函数----
*/
}
}
对象拷贝时构造函数确实没有被执行，这点从原理来讲也是可以讲得通的，Object类的clone方法的原理是从内存中（具体地说就是堆内存）以二进制流的方式进行拷贝，重新分配一个内存块，那构造函数没有被执行也是非常正常的了。
浅拷贝与深拷贝的问题
clone与final
对象的clone与对象内的final关键字是有冲突的
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();
//编译器报错
thing.arrayList = (ArrayList<String>)this.arrayList.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return thing;
}
}
浅拷贝
浅拷贝介绍
浅拷贝是按位拷贝对象，它会创建一个新对象，这个对象有着原始对象属性值的一份精确拷贝。如果属性是基本类型，拷贝的就是基本类型的值；如果属性是内存地址（引用类型），拷贝的就是内存地址 ，因此如果其中一个对象改变了这个地址，就会影响到另一个对象。即默认拷贝构造函数只是对对象进行浅拷贝复制(逐个成员依次拷贝)，即只复制对象空间而不复制资源。
浅拷贝的特点
- 对于基本数据类型的成员对象，因为基础数据类型是值传递的，所以是直接将属性值赋值给新的对象。基础类型的拷贝，其中一个对象修改该值，不会影响另外一个 .
- 对于引用类型，比如数组或者类对象，因为引用类型是引用传递，所以浅拷贝只是把内存地址赋值给了成员变量，它们指向了同一内存空间。改变其中一个，会对另外一个也产生影响。
图示：
浅拷贝图示.png
浅拷贝的实现
实现对象拷贝的类，需要实现 Cloneable 接口，并覆写 clone() 方法。
public class Subject {
private String name;
//getter setter方法
}
public class Student implements Cloneable {
//引用类型
private Subject subject;
//基础数据类型
private String name;
private int age;
//getter setter方法
/**
* 重写clone()方法
* @return
*/
@Override
public Object clone() {
//浅拷贝
try {
// 直接调用父类的clone()方法
return super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
return null;
}
}
@Override
public String toString() {
return "[Student: " + this.hashCode() + ",subject:" + subject + ",name:" + name + ",age:" + age + "]";
}
}
测试类
public class Client{
public static void main(String[] args) {
Subject subject = new Subject();
subject.setName("xxxxxx");
Student s = new Student();
s.setSubject(subject);
s.setAge(20);
s.setName("sssss");
Object clone = s.clone();
System.out.println(s);
System.out.println(clone);
}
}
结果：
subject的内部地址一样，所以clone后的对象和原来对象共享subject对象
Student{subject=Subject@7506e922, name='sssss', age=20}
Student{subject=Subject@7506e922, name='sssss', age=20}
深拷贝
深拷贝介绍
深拷贝，在拷贝引用类型成员变量时，为引用类型的数据成员另辟了一个独立的内存空间，实现真正内容上的拷贝。
深拷贝特点
- 对于基本数据类型的成员对象，因为基础数据类型是值传递的，所以是直接将属性值赋值给新的对象。基础类型的拷贝，其中一个对象修改该值，不会影响另外一个（和浅拷贝一样）。
- 对于引用类型，比如数组或者类对象，深拷贝会新建一个对象空间，然后拷贝里面的内容，所以它们指向了不同的内存空间。改变其中一个，不会对另外一个也产生影响。
- 对于有多层对象的，每个对象都需要实现 Cloneable 并重写 clone() 方法，进而实现了对象的串行层层拷贝。
- 深拷贝相比于浅拷贝速度较慢并且花销较大。
图示：
深拷贝图示.png
深拷贝的实现
示例1
public class Subject implements Cloneable {
private String name;
//getter setter
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
//Subject 如果也有引用类型的成员属性，也应该和 Student 类一样实现
return super.clone();
}
}
public class Student implements Cloneable {
//引用类型
private Subject subject;
//基础数据类型
private String name;
private int age;
//getter setter
/**
* 重写clone()方法
* @return
*/
@Override
public Object clone() {
//深拷贝
try {
// 直接调用父类的clone()方法
Student student = (Student) super.clone();
student.subject = (Subject) subject.clone();
return student;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
return null;
}
}
@Override
public String toString() {
return "[Student: " + this.hashCode() + ",subject:" + subject + ",name:" + name + ",age:" + age + "]";
}
}
示例2
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();
thing.arrayList = (ArrayList<String>)this.arrayList.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return thing;
}
}
