「补课」进行时:设计模式(6)——原型模式
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2020-11-02 10:15
1. 前文汇总
2. 找工作
这一天，郭靖大侠因为在桃花岛调戏侍女被黄蓉打出了桃花岛，这下可玩大了，从桃花岛被赶出来吃啥喝啥啊，得赶紧找份工作，西北风可喝不饱肚子哇~~~
这不，我们的郭大侠就开始写简历，准备向丐帮、全真教、白驼山和段氏家族投一份简历，看看能不能先混碗饭吃，等老婆的气消了再回去。
首先，先定义一个简历类：
public class Resume {
private String name;
private String position;
private int salary;
// 省略 get/set
@Override
public String toString() {
return "Resume{" +
"name='" + name + '\'' +
", position='" + position + '\'' +
", salary=" + salary +
'}';
}
}
然后，我们的郭大侠开始了熬夜写简历的生活：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Resume resume1 = new Resume();
resume1.setName("小郭");
resume1.setPosition("一代大侠");
resume1.setSalary(1000);
System.out.println(resume1);
Resume resume2 = new Resume();
resume2.setName("小郭");
resume2.setPosition("一代大侠");
resume2.setSalary(1200);
System.out.println(resume2);
Resume resume3 = new Resume();
resume3.setName("小郭");
resume3.setPosition("一代大侠");
resume3.setSalary(1500);
System.out.println(resume3);
// ...
}
简历这么一份一份的写太累了，工作都没找到可能先饿死了，不行，小郭同学需要提高写简历的效率，于是，他去找了一个打印机回来：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 效率倍增，直接循环开始写简历
for (int i = 0; i < 5; i++) {
Resume resume4 = new Resume();
int salary = (int)(1000 + Math.random() * (2000 - 1000 + 1));
resume4.setName("小郭");
resume4.setPosition("一代大侠");
resume4.setSalary(salary);
System.out.println(resume4.toString());
}
}
}
这个时候，感觉效率好像还是有点低，每次只能一张一张打印，浪费时间，于是乎，我们的郭大侠又去搞了一个复印机回来。
可是使用复印机需要我们原本的简历支持这个功能，听过这个功能需要扩展 Cloneable 接口：
public class ResumeClone implements Cloneable {
private String name;
private String position;
private int salary;
// 省略 get/set
@Override
protected ResumeClone clone(){
ResumeClone resumeClone = null;
try{
resumeClone = (ResumeClone) super.clone();
}catch (CloneNotSupportedException e){
e.printStackTrace();
}
return resumeClone;
}
@Override
public String toString() {
return "ResumeClone{" +
"name='" + name + '\'' +
", position='" + position + '\'' +
", salary=" + salary +
'}';
}
}
然后我们的复印机就能跑起来了：
public class TestClone {
public static void main(String[] args) {
int num = 5;
ResumeClone resumeClone = new ResumeClone();
while (num > 0){
ResumeClone resume1 = resumeClone.clone();
int salary = (int)(1000 + Math.random() * (2000 - 1000 + 1));
resume1.setName("小郭");
resume1.setPosition("一代大侠");
resume1.setSalary(salary);
System.out.println(resume1.toString());
num --;
}
}
}
这里实际上我们只有第一个对象是使用打印机打印出来的，后面的对象都是通过复印机直接复印出来的。
这其实就是设计模式中的原型模式。
3. 原型模式
原型模式（Prototype Pattern）的简单程度仅次于单例模式和迭代器模式。正是由于简单，使用的场景才非常地多，其定义如下：
Specify the kinds of objects to create using a prototypical instance,andcreate new objects by copying this prototype.（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。）
这个绝对是最简单的设计模式，整个模式的核心就只有一个 clone 方法，通过该方法进行对象的拷贝， Java 提供了一个 Cloneable 接口来标示这个对象是可拷贝的，为什么说是「标示」呢？翻开 JDK 的帮助看看 Cloneable 是一个方法都没有的，这个接口只是一个标记作用，在 JVM 中具有这个标记的对象才有可能被拷贝。那怎么才能从「有可能被拷贝」转换为「可以被拷贝」呢？方法是覆盖 clone() 方法。
通用代码：
public class PrototypeClass implements Cloneable{
@Override
protected PrototypeClass clone() {
PrototypeClass prototypeClass = null;
try {
prototypeClass = (PrototypeClass) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return prototypeClass;
}
}
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，特别是要在一个循环体内产生大量的对象时，原型模式可以更好地体现其优点。
- 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，构造函数是不会执行的。优点就是减少了约束，缺点也是减少了约束。
4. 构造函数
先看一个简单的有关构造函数的示例：
public class ConstructorDemo implements Cloneable {
public ConstructorDemo() {
System.out.println("我被执行了。。。");
}
@Override
protected ConstructorDemo clone(){
ConstructorDemo demo = null;
try {
demo = (ConstructorDemo) super.clone();
}catch (CloneNotSupportedException e){
e.printStackTrace();
}
return demo;
}
}
public class ConstructorTest {
public static void main(String[] args) {
ConstructorDemo demo = new ConstructorDemo();
ConstructorDemo demo1 = demo.clone();
}
}
执行结果如下：
我被执行了。。。
就输出一次，这里可以证明对象拷贝的时候构造函数是不会执行的，原因在于拷贝是直接在堆中进行，这其实也可以理解， new 的时候， JVM 要走一趟类加载流程，这个流程非常麻烦，在类加载流程中会调用构造函数，最后生成的对象会放到堆中，而拷贝就是直接拷贝堆中的现成的二进制对象，然后重新一个分配内存块。
5. 浅拷贝和深拷贝
先看一个浅拷贝的案例：
public class ShallowCopy implements Cloneable {
private ArrayList array = new ArrayList<> ();
@Override
public ShallowCopy clone() {
ShallowCopy copy = null;
try {
copy = (ShallowCopy) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return copy;
}
public void setValue(String value) {
this.array.add(value);
}
public ArrayList getValue() {
return this.array;
}
}
public class ShallowCopyTest {
public static void main(String[] args) {
ShallowCopy copy = new ShallowCopy();
copy.setValue("123");
ShallowCopy copy1 = copy.clone();
copy1.setValue("456");
System.out.println(copy.getValue());
}
}
执行的结果是：
[123, 456]
这种情况就是浅拷贝， Java 只拷贝你指定的对象，至于你指定的对象里面的别的对象，它不拷贝，还是把引用给你，共享变量，这是一种非常不安全的方式，需要特别注意。
内部的数组和引用对象不会拷贝，其他的原始基本类型和 String 类型会被拷贝。
那么这种情况如何进行一个深拷贝呢？只需要修改一下刚才 clone 的方法：
// 深拷贝
@Override
public ShallowCopy clone() {
ShallowCopy copy = null;
try {
copy = (ShallowCopy) super.clone();
this.array = (ArrayList) this.array.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return copy;
}
还是刚才的测试类，这次的运行结果是：
[123]
