Android 原型模式

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介绍

将一个“样板”对象“克隆”出一个内部属性一致的对象，被复制的对象称为“原型”。

使用场景

1. 类初始化需要消耗非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等，通过原型拷贝避免这些消耗；
2. 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，这时可以使用原型模式；
3. 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，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用，即保护性拷贝。

三个对象

• Client：客户端用户；
• Prototype：抽象类或者接口，声明具备 clone 能力；
• ConcretePrototype：具体的原型类。

简单实现

说明：文档类 WordDocument ，需要拷贝一份再进行编辑。

1. 浅拷贝

文档类型，扮演的是ConcretePrototype角色，而Cloneable是代表Prototype角色

public class WordDocument implements Cloneable {
    //文本
    private String mText;
    //图片名列表
    private ArrayList<String> mImages = new ArrayList<>();
    private int num;

    public WordDocument() {
        System.out.println("--------------WordDocument构造函数-------------");
    }

    @Override
    protected WordDocument clone() {
        try {
            WordDocument doc = (WordDocument) super.clone();
            doc.mText = this.mText;
            doc.mImages = this.mImages;
            doc.num = this.num;
            return doc;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    public String getText() {
        return mText;
    }

    public void setText(String text) {
        mText = text;
    }

    public ArrayList<String> getImages() {
        return mImages;
    }

    public void addImages(String image) {
        mImages.add(image);
    }

    public void showDocument() {
        System.out.println("--------------Word Content Start---------------");
        System.out.println("Text: " + mText);
        System.out.println("num: " + num);
        System.out.println("Images List: ");
        for (String imageName : mImages) {
            System.out.println("image name: " + imageName);
        }
        System.out.println("---------------Word Content End--------------");
    }

    public int getNum() {
        return num;
    }

    public void setNum(int num) {
        this.num = num;
    }
}

客户端测试

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //1.构建文档对象
        WordDocument originDoc = new WordDocument();
        //2.编辑文档，添加图片等
        originDoc.setText("这是一篇文档");
        originDoc.setNum(1);
        originDoc.addImages("图片1");
        originDoc.addImages("图片2");
        originDoc.addImages("图片3");
        originDoc.showDocument();

        //以原始文档为原型，拷贝一份副本
        WordDocument doc2 = originDoc.clone();
        doc2.showDocument();
        //修改文档副本，不会影响原始文档
        doc2.setText("这是修改过的Doc2文本");
        doc2.setNum(2);
        doc2.addImages("haha.jpg");
        doc2.showDocument();

        System.out.println("doc2Text=" + doc2.getText().hashCode());
        System.out.println("originDoc=" + originDoc.getText().hashCode());
        originDoc.showDocument();
    }
}

打印结果

--------------WordDocument构造函数-------------
--------------Word Content Start---------------
Text: 这是一篇文档
num: 1
Images List: 
image name: 图片1
image name: 图片2
image name: 图片3
---------------Word Content End--------------
--------------Word Content Start---------------
Text: 这是一篇文档
num: 1
Images List: 
image name: 图片1
image name: 图片2
image name: 图片3
---------------Word Content End--------------
--------------Word Content Start---------------
Text: 这是修改过的Doc2文本
num: 2
Images List: 
image name: 图片1
image name: 图片2
image name: 图片3
image name: haha.jpg
---------------Word Content End--------------
doc2Text=1742990845
originDoc=1016230457
--------------Word Content Start---------------
Text: 这是一篇文档
num: 1
Images List: 
image name: 图片1
image name: 图片2
image name: 图片3
image name: haha.jpg
---------------Word Content End--------------

ConcretePrototype --> WordDocument 类；

Prototype --> Cloneable 接口。

通过 clone 对象不会执行构造函数。

问题：修改靠背后 mImages 会出现原始数据也发生改变的情况。

2. 深拷贝

示例与上面类似

WordDocument 类中

@Override
protected WordDocument clone() {
    try {
        WordDocument doc = (WordDocument) super.clone();
        doc.mText = this.mText;
//            doc.mImages = this.mImages;
        doc.mImages = (ArrayList<String>) this.mImages.clone();
        doc.num = this.num;
        return doc;
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}

打印结果

--------------WordDocument构造函数-------------
--------------Word Content Start---------------
Text: 这是一篇文档
num: 1
Images List: 
image name: 图片1
image name: 图片2
image name: 图片3
---------------Word Content End--------------
--------------Word Content Start---------------
Text: 这是一篇文档
num: 1
Images List: 
image name: 图片1
image name: 图片2
image name: 图片3
---------------Word Content End--------------
--------------Word Content Start---------------
Text: 这是修改过的Doc2文本
num: 2
Images List: 
image name: 图片1
image name: 图片2
image name: 图片3
image name: haha.jpg
---------------Word Content End--------------
doc2Text=1742990845
originDoc=1016230457
--------------Word Content Start---------------
Text: 这是一篇文档
num: 1
Images List: 
image name: 图片1
image name: 图片2
image name: 图片3
---------------Word Content End--------------

解决浅拷贝出现的问题，实现拷贝对象与原对象互不干扰。

原理：浅拷贝实际上是将副本文档中字段指向原始文档字段。即指向同一地址。

深拷贝的方式就是在拷贝对象时，对于引用型的字段也采用拷贝的方式，而不是单纯引用的形式。

这样可以避免操作副本时，影响到原始对象。

Android 源码中的原型模式

Intent 的使用。Java 中的 ArrayList。

总结

• 优点

  原型模式是在内存中二进制流的拷贝，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对象时，原型模式可以更好地体现其优点。

• 缺点

  直接在内存中拷贝，构造函数不会执行，需要注意这个问题。优点是减少了约束，缺点也是减少了约束，实际使用时需要考虑清楚。