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 04:02:57  作者:神秘的笑容  网址:https://m.xinb2b.cn/life/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。

  • 小学必记成语100个(小学必学的300个成语)
  • 2024-11-06小学必学的300个成语【比喻构词】一败如水、胆小如鼠、引狼入室、风驰电掣刀山火海、一贫如洗、料事如神、视死如归对答如流、挥金如土、铁证如山、度日如年心急如焚、巧舌如簧、如雷贯耳、如履薄冰如日中天、势如破竹、稳如泰山、骨瘦如。
  • 使作文结构更合理(学会这样使用排比)
  • 2024-11-06学会这样使用排比排比是考生作文常用的一种增添文章语言的文采性的修辞手法,但是,大多数考生在使用的时候,用得比较单一、用得比较死板,所以,久而久之,不但老师觉着淡而无味,就是考生本人也觉着没有味道面对这种情况,考生应当。
  • 上海市七宝老街吃什么(盘点上海七宝老街有哪些不能错过的美食)
  • 2024-11-06盘点上海七宝老街有哪些不能错过的美食七宝老街,位于上海闵行区七宝古镇,其历史可以追溯到汉朝,距今已有一千多年的历史说到七宝老街,游客除了可以看到传统的上海老建筑以外,还有机会品尝各式糕点和特色小食接下来,我为大家推荐几款走过路过,但不能。
  • 他就是唯一的信仰(他的精神永恒)
  • 2024-11-06他的精神永恒3月5日,学雷锋纪念日“永恒”,这是在辽宁抚顺市雷锋纪念馆参观时提到的关键词赞叹,雷锋是一个时代的楷模,雷锋精神是永恒的雷锋去世时年仅22岁,生命有限,精神永恒雷锋精神是中国的,是中华民族的,是五千多。
  • 饺子皮可以做鸡蛋灌饼吗(用饺子皮做鸡蛋灌饼)
  • 2024-11-06用饺子皮做鸡蛋灌饼每次包饺子的时候,馅和皮总不能算到正好,不是馅拌多了,就是面和多了,馅多了可以用来做成其他的菜,皮我总不知道用来做什么,都是浪费掉偶然一次在一个美食节目上看到用包剩的饺子皮来做鸡蛋灌饼,试做了一次,做。
  • 手动一体赛车(从这些方面来看)
  • 2024-11-06从这些方面来看陈建斌、任素汐等人主演的喜剧片《无名之辈》几天前上映了,虽然票房一般,但豆瓣评分高达8.4八先生慕名而去看了一下,发现评分真有点虚高了跟宁浩2009年拍的同类型电影《疯狂的赛车》比起来,这部片差的不是。
  • 网络营销的优势表现在哪些地方(做网络营销有哪些优势)
  • 2024-11-06做网络营销有哪些优势1.不受时间和地域限制网络营销不受时间限制,为企业带来了极大的方便如果一家企业从事任何活动或者必须的促销活动,就不用花很多时间传统的营销方式地域限制较大,网络营销只要你跑得好,不花费太多的费用,就可以。
  • 电视剧猎毒人怎么评价(猎毒人恶评如潮片方怒了)
  • 2024-11-06猎毒人恶评如潮片方怒了最近有部禁毒题材的电视剧《猎毒人》有没有看过我在家看电视找剧的时候,看这剧题材不错看了一会,大部分演员演技没问题,但是作为一个禁毒剧节奏实在太墨迹了,所以看了一会就退出来了这部剧讲述的是高智商、高学历。
  • 明基i955l参数(重新定义家庭影院)
  • 2024-11-06重新定义家庭影院激光超投电视是投影机的发展趋势作为一个喜欢看电影的人,我从来就没有放弃过把电影院搬回家的梦想,这说起来并没有什么难度,因为如今投影仪产品也不少,可是在体验过微型投影机和传统的灯泡光源投影机之后,感觉离。
  • 盐酸达泊西汀片哪个牌子效果明显(告别男题烦恼)
  • 2024-11-06告别男题烦恼早泄(PE)是一种较为复杂的男性xing功能障碍,国际性学会、精神心理学会以及美国泌尿外科学会对于PE分别都给出了自己的定义,虽然有细节上的差异,但综合起来,其共有元素包括较短的身寸米青潜伏时间、较差。