通俗易懂理解设计模式 设计模式学习笔记
通俗易懂理解设计模式 设计模式学习笔记
2024-11-06 08:30:51  作者:神秘的笑容  网址:https://m.xinb2b.cn/know/ryl266528.html

原型模式也是创建对象的一种方式,它一般用在这样的场景:系统中存在大量相同或相似对象的创建问题,如果用传统的构造函数来创建对象,会比较复杂而且耗费资源。这个时候使用原型模式的克隆方式,能够节省不少时间。比如Java 类中提供的Object clone()就是原型模式的应用。

一、原型模式介绍#

原型设计模式(Prototype Design Pattern)指用一个已经创建的实例作为原型,通过复制该原型对象来创建一个和原型相同或相似的新对象。在Java语言中就存在克隆的方式,比如浅拷贝和深拷贝。

对于一般的对象创建,本身不会花费太多的资源,但是对于负责的对象,比如对象的数据需要经过复杂的计算才能得到(比如排序、计算哈希值),抑或是需要从 RPC、网络、数据库、文件系统等非常慢速的IO中读取,这个时候就可以利用原型模式从其他对象直接拷贝,从而减少资源的消耗。

二、原型模式的实现#

在Java中原型模式的实现方式就是深拷贝和浅拷贝,下面来谈谈深拷贝和浅拷贝的区别

2.1 深拷贝和浅拷贝#2.1.1 浅拷贝#

浅拷贝(Shadow Clone)是把原型对象中的成员变量为值类型的属性都复制给克隆对象,将为引用类的引用地址复制给克隆对象:


实现代码如下:

//实现Cloneable接口public class Shadowcopy implements Cloneable{ private String name; private int id; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getId() { return id; } public void setId(int id) { this.id = id; } public ShadowCopy(String name, int id) { this.name = name; this.id = id; } @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); }}//调用测试public class PrototypeTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { ShadowCopy shadowCopy = new ShadowCopy("ethan", 01); ShadowCopy copy = (ShadowCopy) shadowCopy.clone(); System.out.println("name:" copy.getName() " " "id:" copy.getId()); System.out.println(copy == shadowCopy); }}

最后的测试结果copy == shadowCopy显示为false,说明为浅拷贝。我们再看看深拷贝:

2.1.2 深拷贝#

深拷贝(Deep Clone)是将原型对象中的所有对象,无论值类型还是引用类型,都复制一份给拷贝对象:


那么深拷贝该如何实现?而且前面我们发现,在拷贝时为何需要重写 Object的 clone方法?先来看看其源码,发现clone方法是一个本地方法:

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

从注释可以知道,对于所有的对象来说:

x.clone()!=x应当返回 true,因为克隆对象不能和原对象是同一个对象x.clone().getClass()==x.getClass()应当返回 true,因为克隆对象和原对象的类型是相同的x.clone().equals(x)应当返回true,因为使用equals方法比较时,其值都是相同的

Java 实现拷贝主要有两个步骤:一是实现 Cloneable空接口,二是重写Object的Clone方法后再调用父类的克隆方法super.clone(),那为何这样做?

拷贝功能不是一个常用的功能,因此在对象需要时实现即可,这样比较合理,而且在Java语言中一个类也可以实现多个接口。对于调用clone方法,因为该方法语义的特殊性,所以要有JVM的直接支持,而clone方法就是这个调用接口,一旦有类调用这个方法,就可以实现拷贝功能了。

2.1.3 深拷贝的实现方式#

深拷贝的实现方式有很多种,大体上有这样几种:

1.所有对象都实现深拷贝#

这种方式需要让类中所有引用对象都实现拷贝,从而实现类的深拷贝,代码如下:

public class CloneExample { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { // 创建被赋值对象 Address address = new Address(110, "北京"); People p1 = new People(1, "Java", address); // 克隆 p1 对象 People p2 = p1.clone(); // 修改原型对象 p1.getAddress().setCity("西安"); // 输出 p1 和 p2 地址信息 System.out.println("p1:" p1.getAddress().getCity() " p2:" p2.getAddress().getCity()); } static class People implements Cloneable { private Integer id; private String name; private Address address; public Integer getId() { return id; } public void setId(Integer id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public Address getAddress() { return address; } public void setAddress(Address address) { this.address = address; } public People(Integer id, String name, Address address) { this.id = id; this.name = name; this.address = address; } @Override protected People clone() throws CloneNotSupportedException { People people = (People) super.clone(); people.setAddress(this.address.clone()); // 引用类型克隆赋值 return people; } } static class Address implements Cloneable { private Integer id; private String city; public Address(Integer id, String city) { this.id = id; this.city = city; } public Integer getId() { return id; } public void setId(Integer id) { this.id = id; } public String getCity() { return city; } public void setCity(String city) { this.city = city; } @Override protected Address clone() throws CloneNotSupportedException { return (Address) super.clone(); } }}

2.通过构造方法实现深拷贝#

如果构造方法的参数为基本数据类型或者字符串类型,直接进行赋值即可,如果是对象类型,则需要重新 new 一个对象,实现代码如下:

public class CloneExample2 { public static void main(String[] args) { Address address = new Address(100, "北京"); People people1 = new People(1, "ethan", address); People people2 = new People(people1.getId(), people1.getName(), new Address(people1.getAddress().getId(), people1.getAddress().getCity())); } static class People { private Integer id; private String name; private Address address; public People(Integer id, String name, Address address) { this.id = id; this.name = name; this.address = address; } public Integer getId() { return id; } public void setId(Integer id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public Address getAddress() { return address; } public void setAddress(Address address) { this.address = address; } } static class Address { private Integer id; private String city; public Address(Integer id, String city) { this.id = id; this.city = city; } public Integer getId() { return id; } public void setId(Integer id) { this.id = id; } public String getCity() { return city; } public void setCity(String city) { this.city = city; } }}

3.通过字节流实现深拷贝#

可以通过 JDK 自带的字节流实现深拷贝的方式,是先将要原型对象写入到内存中的字节流,然后再从这个字节流中读出刚刚存储的信息,来作为一个新的对象返回,那么这个克隆对象和原型对象就不存在任何地址上的共享,实现代码如下:

public class CloneExample3 { public static void main(String[] args) { Address address = new Address(100, "北京"); People people1 = new People(1, "ethan", address); //字节流拷贝对象 People people2 = StreamClone.clone(people1); } static class StreamClone { public static <T extends Serializable> T clone(People obj) { T cloneObj = null; try { //写入字节流 ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream); objectOutputStream.writeObject(obj); objectOutputStream.close(); //分配内存,写入原始对象并生成新对象 ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray()); ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream); //返回生成的新对象 cloneObj = (T) objectInputStream.readObject(); objectInputStream.close(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return cloneObj; } } static class People implements Serializable { private Integer id; private String name; private Address address; public Integer getId() { return id; } public void setId(Integer id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public Address getAddress() { return address; } public void setAddress(Address address) { this.address = address; } public People(Integer id, String name, Address address) { this.id = id; this.name = name; this.address = address; } } static class Address implements Serializable { private Integer id; private String city; public Integer getId() { return id; } public void setId(Integer id) { this.id = id; } public String getCity() { return city; } public void setCity(String city) { this.city = city; } public Address(Integer id, String city) { this.id = id; this.city = city; } }}

在利用字节流进行拷贝时,要注意每个对象必须实现 Serizlizable接口,标识自己可以被序列化,否则就会抛出(java.io.NotSerizlizableException)异常。

4.通过Apache Commons Lang实现深拷贝#

相对于方法3,这个方法可以直接调用,实现代码如下:

People people2 = (People)SerizlizationUtils.clone(people1);//其他部分和方法3相同,省略

5.通过JSON工具类实现深拷贝#

Gson gson = new Gson();People people2 = gson.fromJson(gson.toJson(people1), People.class);

在该方法中,不需要对People和Address类进行标识序列化。使用JSON 工具类会先把对象转化成字符串,然后再从字符串转化成新的对象,因此不会和原型对象有关联。从而实现了深度拷贝,其他类似的 JSON 工具类的实现方式也是如此。

三、总结#

原型模式在 Java 中主要有两种实现方式:深拷贝和浅拷贝,两者区别是深拷贝会复制引用对象,浅拷贝只会复制引用对象的地址。深拷贝相对于浅拷贝更加耗时和资源。

为何有深拷贝的存在呢?因为对于可变对象来说,浅拷贝对于引用对象的地址拷贝会带来修改风险。所以在可变对象的场景下,尽量还是选择深拷贝的方式进行复制。

  • 古代部队里的三军指的是什么(在古代三军指的是什么)
  • 2024-11-06在古代三军指的是什么三军是指骑马打仗的前、中、后三军前军一般是先锋营负责开路(架桥、修路)、侦察、应付小规模的战斗,带部分军需物资中军就是统帅所处的大军有当时作战的大部分作战兵种(骑兵步兵)后军主要就是全军的主要军用物资。
  • 翻译会不会被人工智能替代(计算机翻译会取代人工翻译吗)
  • 2024-11-06计算机翻译会取代人工翻译吗如今,各种计算机辅助翻译工具、翻译耳机、翻译应用程序大行其道,让不懂外语的旅行者和商务工作者感受到了方便快捷的翻译服务然而,计算机翻译会完全取代人工翻译吗?看看英国广播公司的报道怎么说YouXVent。
  • 垃圾分类节能环保活动资料(做好垃圾环保大文章)
  • 2024-11-06做好垃圾环保大文章衡阳已投产的三座垃圾发电厂日前日处理能力一览表衡阳市人大代表建议,把垃圾变废为宝,从根源上做到“资源化”“减量化”“无害化”红网时刻新闻5月23日讯(通讯员唐竟淳记者杨斌)日前,衡阳市人大代表谢容华、。
  • 手机怎么连接国外的网络
  • 2024-11-06手机怎么连接国外的网络wifi是不用设置的,点开wlan然后搜索无线网,找到一个信号最强的,没有密码的网络点击连接,就可以用手机自带浏览器查看网页,如果你需要QQ或是其他浏览器上无线网的话,进去QQ或其他浏览器,然后点击菜。
  • 李光洁最新情报(李光洁新剧挑战卧底角色)
  • 2024-11-06李光洁新剧挑战卧底角色中新网北京11月1日电由李光洁、袁文康主演的网剧《悍城》目前已在爱奇艺奇悬疑剧场播出了18集,豆瓣评分7.2,口碑不错李光洁剧照随着剧情的不断反转,该剧也在网络上掀起了一股追剧热潮,并引发了诸多网络热。
  • 高领羽绒服可以搭配围巾吗(羽绒服怎样搭配围巾)
  • 2024-11-06羽绒服怎样搭配围巾高领羽绒服可以搭配围巾高亮漆皮黑色羽绒服搭配紧身牛仔裤,温暖的雪地靴,还有温暖十足的白色绒球围巾,给人的感觉是清新可人,俏皮可爱中长款的黑色羽绒服,搭上时尚的靴裤,两色的高筒靴就已经帅气十足了,颈间黑。
  • 侠探简不知会不会有第二部(高分良心剧糊成这样)
  • 2024-11-06高分良心剧糊成这样来源:吐槽电影院近几年,即便再不愿承认,一个事实早已摆在面前——武侠式微放眼看去,青出于蓝,仙侠剧早已取而代之,成为如今最热门题材单单提到“仙侠”二字,不管看没看过,你脑海准会迅速浮现出《陈情令》《宸。
  • 秃头生发方法(看秃头女孩是如何生发的)
  • 2024-11-06看秃头女孩是如何生发的的是如此,我的下场就是掉发掉的我快秃了,原因就是整天熬夜,也是我现在的工作不得不熬夜,而且压力也很大,女生没了头发赚再多的钱也是白费了,我后来就决定辞掉了这份工作,现在换了这个工作工作很轻松虽然挣得少。
  • u盘坏了怎么修复小窍门(U盘坏了不能打开怎么快速修复呢)
  • 2024-11-06U盘坏了不能打开怎么快速修复呢当打开u盘时,发现u盘不能正常使用打不开无可用内存第一步:右击“可移动磁盘”,在弹出的右键菜单中选择“格式化”项在打开的“格式化”窗口中,取消勾选“快速格式化”并点击“开始”按钮经过以上操作之后,如果。
  • 突击英雄遗落古城怎么打(突击英雄全新龙骑兵副本)
  • 2024-11-06突击英雄全新龙骑兵副本废都觅踪为龙骑兵模式的第3个大型副本,剧情的推进更加紧张刺激,当然玩家需要打倒的怪物更加的强大庞大的地图,更加丰富的玩法,新的副本中除了打怪练级,玩家还需要保护偶遇的异都幸存者,为了打开通路去各处收集。