java中的原型模式是什么

本篇内容主要讲解“java中的原型模式是什么”，感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷，实用性强。下面就让小编来带大家学习“java中的原型模式是什么”吧!

目录

• 引例

• 原型模式

• 浅拷贝

• 在原先Sheep类基础上实现Cloneable接口，重写clone方法。

• 客户端调用

• Sheep类

• 新添的Cow类

• 客户端调用克隆

• 深拷贝

• Cow类也实现Cloneable接口

• Sheep类的clone再添加调用cow的clone

• 客户端调用

• Cow类实现序列化接口，不必实现Cloneable接口了

• 在Sheep类实现序列化接口

• 客户端调用

引例

问题：

现在有一只羊（包含属性：名字Dolly、年龄2），需要克隆10只属性完全相同的羊。

一般解法：

定义Sheep类表示羊，包括构造器、getter()和toString()。

public class Sheep {    private String name;    private int age;    public Sheep(String name, int age) {        this.name = name;        this.age = age;    }    public String getName() {        return name;    }    public int getAge() {        return age;    }    @Override    public String toString() {        return "Sheep{" +                "name='" + name + '\'' +                ", age=" + age +                '}';    }}

在客户端实例化多利，然后再根据多利的属性去实例化10只羊。

public class Client {    public static void main(String[] args) {        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);        Sheep sheep1 = new Sheep(sheepDolly.getName(), sheepDolly.getAge());        Sheep sheep2 = new Sheep(sheepDolly.getName(), sheepDolly.getAge());        Sheep sheep3 = new Sheep(sheepDolly.getName(), sheepDolly.getAge());        //....        System.out.println(sheep1+",hashCode:"+sheep1.hashCode());        System.out.println(sheep2+",hashCode:"+sheep2.hashCode());        System.out.println(sheep3+",hashCode:"+sheep3.hashCode());        //...    }}

运行结果

优缺点：

这种方法是我们首先很容易就能想到的，也是绝大多数人的第一做法。

但缺点也很明显，每次创建新对象时需要获取原始对象的属性，对象复杂时效率很低；此外不能动态获得对象运行时的状态，若类增减属性需要改动代码。

下面我们看下原型模式的解法。

原型模式

原型模式(Prototype Pattern)是一种创建型设计模式，允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节。即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。

工作原理：将原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建。即用基类Object的clone()方法或序列化。

UML类图：

• Prototype：原型类，声明一个克隆自己的接口

• ConcretePrototype: 具体的原型类, 实现一个克隆自己的操作

• Client: 客户端让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象

原型模式又可分为浅拷贝和深拷贝，区别在于对引用数据类型的成员变量的拷贝，小朋友你是否有很多问号？ 不急 ，看完这两种方法实现你就懂了。

浅拷贝

在原先Sheep类基础上实现Cloneable接口，重写clone方法。

public class Sheep implements Cloneable{    private String name;    private int age;    @Override    protected Object clone()  {//克隆该实例，使用默认的clone方法来完成        Sheep sheep = null;        try {            sheep = (Sheep)super.clone();        } catch (Exception e) {            System.out.println(e.getMessage());        }        return sheep;    }    public Sheep(String name, int age) {        this.name = name;        this.age = age;    }    @Override    public String toString() {        return "Sheep{" +                "name='" + name + '\'' +                ", age=" + age +                '}';    }}

客户端调用

public class Client {    public static void main(String[] args) {        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);        Sheep sheep1 = (Sheep)sheepDolly.clone();        Sheep sheep2 = (Sheep)sheepDolly.clone();        Sheep sheep3 = (Sheep)sheepDolly.clone();        //....        System.out.println("sheep1:"+sheep1+",hashCode:" + sheep1.hashCode());        System.out.println("sheep2:"+sheep2+",hashCode:" + sheep2.hashCode());        System.out.println("sheep3:"+sheep3+",hashCode:" + sheep3.hashCode());        //...    }}

运行结果

至此，原型模式的浅拷贝也成功克隆了三个对象，但是看进度条发现并不简单。

现在小羊有了一个朋友小牛，Sheep类添加了一个引用属性Cow，我们同样再克隆一遍。

Sheep类

public class Sheep implements Cloneable{    private String name;    private int age;    public Cow friend;//新朋友Cow对象，其余不变    @Override    protected Object clone()  {        Sheep sheep = null;        try {            sheep = (Sheep)super.clone();        } catch (Exception e) {            System.out.println(e.getMessage());        }        return sheep;    }    public Sheep(String name, int age) {        this.name = name;        this.age = age;    }    @Override    public String toString() {        return "Sheep{" +                "name='" + name + '\'' +                ", age=" + age +                '}';    }}

新添的Cow类

public class Cow {    private String name;    private int age;    public Cow(String name, int age) {        this.name = name;        this.age = age;    }    @Override    public String toString() {        return "Cow{" +                "name='" + name + '\'' +                ", age=" + age +                '}';    }}

客户端调用克隆

public class Client {    public static void main(String[] args) {        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);        sheepDolly.friend=new Cow("Tom",1); //并实例化朋友        Sheep sheep1 = (Sheep)sheepDolly.clone();        Sheep sheep2 = (Sheep)sheepDolly.clone();        Sheep sheep3 = (Sheep)sheepDolly.clone();        //....        System.out.println("sheep1:"+sheep1+",hashCode:" + sheep1.hashCode());        System.out.println("sheep1.friend:"+sheep1.friend+",hashCode:" + sheep1.friend.hashCode()+'\n');        System.out.println("sheep2:"+sheep2+",hashCode:" + sheep2.hashCode());        System.out.println("sheep2.friend:"+sheep2.friend+",hashCode:" + sheep2.friend.hashCode()+'\n');        System.out.println("sheep3:"+sheep3+",hashCode:" + sheep3.hashCode());        System.out.println("sheep3.friend:"+sheep3.friend+",hashCode:" + sheep3.friend.hashCode()+'\n');        //...    }}

运行结果

通过运行结果发现，浅拷贝通过Object的clone()成功克隆实例化了三个新对象，但是并没有克隆实例化对象中的引用属性，也就是没有克隆friend对象（禁止套娃 ），三个新克隆对象的friend还是指向原克隆前的friend，即同一个对象。

这样的话，他们四个的friend是引用同一个，若一个对象修改了friend属性，势必会影响其他三个对象的该成员变量值。

小结：

• 浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现

• 基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递（复制属性值给新对象）。

• 引用数据类型的成员变量，浅拷贝会进行引用传递（复制引用值(内存地址)给新对象）。

深拷贝

方法一：

机灵的人儿看出，再clone一遍cow不就好了，但是手动递归下去不推荐。

1.Cow类也实现Cloneable接口

public class Cow implements Cloneable{    private String name;    private int age;    public Cow(String name, int age) {        this.name = name;        this.age = age;    }    //无引用类型，直接clone即可    @Override    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {        return super.clone(); //直接抛出了，没用try-catch    }    @Override    public String toString() {        return "Cow{" +                "name='" + name + '\'' +                ", age=" + age +                '}';    }}

Sheep类的clone再添加调用cow的clone

public class Sheep implements Cloneable{    private String name;    private int age;    public Cow friend;//新朋友Cow对象，其余不变    @Override    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {        Object deep = null;        //完成对基本数据类型(属性)和String的克隆        deep = super.clone();        //对引用类型的属性，进行再次clone        Sheep sheep = (Sheep)deep;        sheep.friend  = (Cow)friend.clone();        return sheep;    }    public Sheep(String name, int age) {        this.name = name;        this.age = age;    }    @Override    public String toString() {        return "Sheep{" +                "name='" + name + '\'' +                ", age=" + age +                '}';    }}

客户端调用

public class Client {    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);        sheepDolly.friend=new Cow("Tom",1); //并实例化朋友        Sheep sheep1 = (Sheep)sheepDolly.clone();        Sheep sheep2 = (Sheep)sheepDolly.clone();        Sheep sheep3 = (Sheep)sheepDolly.clone();        //....        System.out.println("sheep1:"+sheep1+",hashCode:" + sheep1.hashCode());        System.out.println("sheep1.friend:"+sheep1.friend+",hashCode:" + sheep1.friend.hashCode()+'\n');        System.out.println("sheep2:"+sheep2+",hashCode:" + sheep2.hashCode());        System.out.println("sheep2.friend:"+sheep2.friend+",hashCode:" + sheep2.friend.hashCode()+'\n');        System.out.println("sheep3:"+sheep3+",hashCode:" + sheep3.hashCode());        System.out.println("sheep3.friend:"+sheep3.friend+",hashCode:" + sheep3.friend.hashCode()+'\n');        //...    }}

运行结果

方法二：

通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

1.Cow类实现序列化接口，不必实现Cloneable接口了

public class Cow implements Serializable {    private String name;    private int age;    public Cow(String name, int age) {        this.name = name;        this.age = age;    }    @Override    public String toString() {        return "Cow{" +                "name='" + name + '\'' +                ", age=" + age +                '}';    }}

2.在Sheep类实现序列化接口

public class Sheep implements Serializable { //实现序列化接口    private String name;    private int age;    public Cow friend;    public Sheep(String name, int age) {        this.name = name;        this.age = age;    }    @Override    public String toString() {        return "Sheep{" +                "name='" + name + '\'' +                ", age=" + age +                '}';    }    public Object deepClone() { //深拷贝        //创建流对象        ByteArrayOutputStream bos = null;        ObjectOutputStream oos = null;        ByteArrayInputStream bis = null;        ObjectInputStream ois = null;        try {            //序列化            bos = new ByteArrayOutputStream();            oos = new ObjectOutputStream(bos);            oos.writeObject(this); //当前这个对象以对象流的方式输出            //反序列化            bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());            ois = new ObjectInputStream(bis);            Sheep sheep = (Sheep) ois.readObject();            return sheep;        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();            return null;        } finally {            //关闭流            try {                bos.close();                oos.close();                bis.close();                ois.close();            } catch (Exception e2) {                System.out.println(e2.getMessage());            }        }    }}

3.客户端调用

public class Client {    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {        Sheep sheepDolly=new Sheep("Dolly",2);        sheepDolly.friend=new Cow("Tom",1); //并实例化朋友        Sheep sheep1 = (Sheep)sheepDolly.deepClone();        Sheep sheep2 = (Sheep)sheepDolly.deepClone();        Sheep sheep3 = (Sheep)sheepDolly.deepClone();        //....        System.out.println("sheep1:"+sheep1+",hashCode:" + sheep1.hashCode());        System.out.println("sheep1.friend:"+sheep1.friend+",hashCode:" + sheep1.friend.hashCode()+'\n');        System.out.println("sheep2:"+sheep2+",hashCode:" + sheep2.hashCode());        System.out.println("sheep2.friend:"+sheep2.friend+",hashCode:" + sheep2.friend.hashCode()+'\n');        System.out.println("sheep3:"+sheep3+",hashCode:" + sheep3.hashCode());        System.out.println("sheep3.friend:"+sheep3.friend+",hashCode:" + sheep3.friend.hashCode()+'\n');        //...    }}

运行结果

原型模式总结：

• 创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率

• 可以不用重新初始化对象，动态地获得对象运行时的状态。

• 如果原始对象发生变化(增加或者减少属性)，其它克隆对象的也会发生相应的变化，无需修改代码

• 若成员变量无引用类型，浅拷贝clone即可；若引用类型的成员变量很少，可考虑递归实现clone，否则推荐序列化。

到此，相信大家对“java中的原型模式是什么”有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是编程网网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！