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      原型模式

      定義:用原型實例指定創建對象的種類,并通過拷貝這些原型創建新的對象。

      類型:創建類模式

      類圖:

      http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-design-pattern/images/prototype-pattern-1.jpg" alt="builder-pattern" />

      原型模式主要用于對象的復制,它的核心是就是類圖中的原型類Prototype。Prototype類需要具備以下兩個條件:

      • 實現Cloneable接口。在java語言有一個Cloneable接口,它的作用只有一個,就是在運行時通知虛擬機可以安全地在實現了此接口的類上使用clone方法。在java虛擬機中,只有實現了這個接口的類才可以被拷貝,否則在運行時會拋出CloneNotSupportedException異常。
      • 重寫Object類中的clone方法。Java中,所有類的父類都是Object類,Object類中有一個clone方法,作用是返回對象的一個拷貝,但是其作用域protected類型的,一般的類無法調用,因此,Prototype類需要將clone方法的作用域修改為public類型。

      原型模式是一種比較簡單的模式,也非常容易理解,實現一個接口,重寫一個方法即完成了原型模式。在實際應用中,原型模式很少單獨出現。經常與其他模式混用,他的原型類Prototype也常用抽象類來替代。

      實現代碼:

          class Prototype implements Cloneable {
              public Prototype clone(){
                  Prototype prototype = null;
                  try{
                      prototype = (Prototype)super.clone();
                  }catch(CloneNotSupportedException e){
                      e.printStackTrace();
                  }
                  return prototype;
              }
          }
      
          class ConcretePrototype extends Prototype{
              public void show(){
                  System.out.println("原型模式實現類");
              }
          }
      
          public class Client {
              public static void main(String[] args){
                  ConcretePrototype cp = new ConcretePrototype();
                  for(int i=0; i< 10; i++){
                      ConcretePrototype clonecp = (ConcretePrototype)cp.clone();
                      clonecp.show();
                  }
              }
          }

      原型模式的優點及適用場景

      使用原型模式創建對象比直接new一個對象在性能上要好的多,因為Object類的clone方法是一個本地方法,它直接操作內存中的二進制流,特別是復制大對象時,性能的差別非常明顯。

      使用原型模式的另一個好處是簡化對象的創建,使得創建對象就像我們在編輯文檔時的復制粘貼一樣簡單。

      因為以上優點,所以在需要重復地創建相似對象時可以考慮使用原型模式。比如需要在一個循環體內創建對象,假如對象創建過程比較復雜或者循環次數很多的話,使用原型模式不但可以簡化創建過程,而且可以使系統的整體性能提高很多。

      原型模式的注意事項

      • 使用原型模式復制對象不會調用類的構造方法。因為對象的復制是通過調用Object類的clone方法來完成的,它直接在內存中復制數據,因此不會調用到類的構造方法。不但構造方法中的代碼不會執行,甚至連訪問權限都對原型模式無效。還記得單例模式嗎?單例模式中,只要將構造方法的訪問權限設置為private型,就可以實現單例。但是clone方法直接無視構造方法的權限,所以,單例模式與原型模式是沖突的,在使用時要特別注意。
      • 深拷貝與淺拷貝。Object類的clone方法只會拷貝對象中的基本的數據類型,對于數組、容器對象、引用對象等都不會拷貝,這就是淺拷貝。如果要實現深拷貝,必須將原型模式中的數組、容器對象、引用對象等另行拷貝。例如:
          public class Prototype implements Cloneable {
              private ArrayList list = new ArrayList();
              public Prototype clone(){
                  Prototype prototype = null;
                  try{
                      prototype = (Prototype)super.clone();
                      prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();
                  }catch(CloneNotSupportedException e){
                      e.printStackTrace();
                  }
                  return prototype;
              }
          }

      由于ArrayList不是基本類型,所以成員變量list,不會被拷貝,需要我們自己實現深拷貝,幸運的是java提供的大部分的容器類都實現了Cloneable接口。所以實現深拷貝并不是特別困難。

      PS:深拷貝與淺拷貝問題中,會發生深拷貝的有java中的8中基本類型以及他們的封裝類型,另外還有String類型。其余的都是淺拷貝。

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