創建型模式之原型模式

創建型模式之原型模式

定義

• 原型模式（Prototype Pattern）是用於創建重複的對象，同時又能保證性能。這種類型的設計模式屬於創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。
• 這種模式是實現了一個原型介面，該介面用於創建當前對象的克隆。當直接創建對象的代價比較大時，則採用這種模式。例如，一個對象需要 在一個高代價的資料庫操作之後被創建。我們可以緩存該對象，在下一個請求時返回它的克隆，在需要的時候更新資料庫，以此來減少資料庫調用。
• 原型模式可以分為淺克隆和深度克隆

角色

java語言中實現克隆的兩種方式

1. 直接創建一個對象，然後設置成員變數的值

Obj obj=new Obj(); //創建一個新的對象

obj.setName(this.name); //設置其中變數的值

1. 實現cloneable介面

淺克隆

• 如果克隆的對象的成員變數是值類型的，比如int，double那麼使用淺克隆就可以實現克隆完整的原型對象，但是如果其中的成員變數有引用類型的，那麼這個引用類型的克隆過去的其實是地址，克隆對象的這個引用類型變數改變了，那麼原來變數的值也是會改變的。
• 簡單的說，淺克隆只能複製值類型的，對於引用類型的數據只能複製地址

實例

• 一個公司出版周報，那麼這個周報的格式一般是相同的，只是將其中的內容稍作修改即可。但是一開始沒有這個原型，員工每周都需要重新手寫這個周報，現在有了這個周報的原型，只需要在這個clone這個原型，然後在其基礎上修改即可。

• 其中的Cloneable就是抽象原型類
• 附件類（這個是一個引用類型的對象，驗證淺克隆只是複製其中的地址，如果兩個對象中的任何一個改變了這個變數的值，那麼另外一個也會隨之改變）

/* * 附件類，這個是周報的附件 */public class Attachment { private String name; // 名稱 public Attachment(String name) { super(); this.name = name; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; }}

• 周報的類（其中實現了Cloneable介面）
• 其中的clone()方法返回的就是一個克隆的對象，因此我們調用這個方法克隆一個新的對象

/* * 這個是周報類，這個類是實現介面Prototype這個介面的 */public class WeeklyLog implements Cloneable { private String name; // 姓名 private String date; // 日期 private String content; // 內容 private Attachment attachment; //附件，是一個引用對象，這個只能實現淺克隆 public WeeklyLog() { super(); } /** * 構造方法 */ public WeeklyLog(String name, String date, String content) { super(); this.name = name; this.date = date; this.content = content; } /** * 提供一個clone方法，返回的是一個clone對象 */ public WeeklyLog clone() { Object object = null; // 創建一個Object對象 try { object = super.clone(); // 直接調用clone方法，複製對象 return (WeeklyLog) object; // 返回即可 } catch (CloneNotSupportedException e) { System.out.println("這個對象不能複製....."); return null; } }}

• 測試類
• 測試淺克隆的值類型是是否完成複製了
• 測試引用類型的值能否完成克隆，還是只是複製了一個引用地址
• 從結果來看，對象是完成複製了，因為判斷兩個對象的地址是不一樣的，但是其中的引用類型的成員變數沒有完成複製，只是複製了一個地址

public class Client { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { WeeklyLog p1 = new WeeklyLog("陳加兵", "第一周", "獲得勞動模範的稱號..."); // 創建一個對象 Attachment attachment = new Attachment("消息"); p1.setAttachment(attachment); // 添加附件 WeeklyLog p2 = p1.clone(); System.out.println(p1 == p2); // 判斷是否正確 p2.setName("Jack"); // 修改P2對象的內容 p2.setDate("第二周"); p2.setContent("工作認真....."); System.out.println(p2.getName()); // 返回true，可以知道這兩個附件的地址是一樣的 System.out.println(p1.getAttachment() == p2.getAttachment()); }}

總結

• 淺克隆對於值類型的數據可以複製成功，但是對於引用卡類型的數據只能複製一個地址，如果一個對象中的引用類型的變數的值改變了，那麼另外一個也會隨之改變

深度克隆

• 淺克隆只能完成複製值類型，深度克隆可以完成複製引用類型和值類型

條件

1. 引用類型的變數類實現序列化(實現Serializabl介面）
2. 需要克隆的類實現序列化(實現Serializable介面)

為什麼實現序列化

• 因為深度克隆的實現的原理是使用輸入和輸出流，如果想要將一個對象使用輸入和輸出流克隆，必須序列化。

實現

• 附件類(引用類型的成員變數，實現序列化)

/* * 附件類，這個是周報的附件 */public class Attachment implements Serializable{ private static final long serialVersionUID = -799959163401886355L; private String name; // 名稱 public Attachment(String name) { super(); this.name = name; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; }}

• 周報類（需要克隆的類，因為其中有引用類型的成員變數，因此需要實現序列化)

/* * 這個是周報類，這個類是實現介面Prototype這個介面的 */public class WeeklyLog implements Serializable { private static final long serialVersionUID = -8782492113927035907L; private String name; // 姓名 private String date; // 日期 private String content; // 內容 private Attachment attachment; // 附件，是一個引用對象，這個只能實現淺克隆 public WeeklyLog() { super(); } /** * 構造方法 */ public WeeklyLog(String name, String date, String content) { super(); this.name = name; this.date = date; this.content = content; } /** * 提供一個clone方法，返回的是一個clone對象 */ public WeeklyLog clone() { // 將對象寫入到對象流中 ByteArrayOutputStream arrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream(); try { ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream( arrayOutputStream); // 創建對象輸出流 objectOutputStream.writeObject(this); // 將這個類的對象寫入到輸出流中 } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); return null; } // 將對象從流中讀出 ByteArrayInputStream arrayInputStream = new ByteArrayInputStream( arrayOutputStream.toByteArray()); WeeklyLog weeklyLog; try { ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream( arrayInputStream);// 新建對象輸入流 weeklyLog = (WeeklyLog) objectInputStream.readObject(); // 讀取對象從流中 return weeklyLog; } catch (IOException | ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); return null; } }}

• 測試類
• 從中可以看出其中的附件地址是不同的，如果一個對象的附件變數改變了，那麼另外一個將保持不變，因此實現了深度克隆，是兩個完全不同的對象

public class Client { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { WeeklyLog p1 = new WeeklyLog("陳加兵", "第一周", "獲得勞動模範的稱號..."); // 創建一個對象 Attachment attachment = new Attachment("消息"); p1.setAttachment(attachment); // 添加附件 WeeklyLog p2 = p1.clone(); System.out.println(p1 == p2); // 判斷是否正確 p2.setName("Jack"); // 修改P2對象的內容 p2.setDate("第二周"); p2.setContent("工作認真....."); System.out.println(p2.getName()); //返回false，可以看出這個是不同的地址，因此完成了深克隆 System.out.println(p1.getAttachment() == p2.getAttachment()); }}

總結

• 因為深度克隆使用的是將對象寫入輸入和輸出流中的，因此需要實現序列化，否則將不能完成

總結

1. 淺克隆只能克隆對象中的值類型，不能克隆有引用類型成員變數的對象
2. 使用深度克隆：

• 引用類型的成員變數的類必須實現序列化
• 需要克隆的類必須實現序列化

推薦閱讀：