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设计模式之原型模式——复制建立对象实例
有一段时间没看书了,之前去参加了一个省上的比赛,马马虎虎吧……得了一个二等奖。不过感觉现在的比赛都有点水啊~哎,废话不多说,切入正题。
当我们在建立一些对象实例时,通常会使用new 关键字来进行实例化。
但有时候不靠指定类名的方式就能产生对象实例,此时不使用类来建立对象实例,而是复制对象实例另建一个新的对象实例。
通常这种需求发生在以下几种情况:
- 种类过多不方便整理成类时
- 不容易利用类产生对象实例时
- 希望把框架和所产生的对象示例分开时
下面我们用一个例子来看看。
需要创建五个JAVA文件:
Product.java、Manager.java、MessageBox.java、UnderlinePen.java、Main.java
我们一个一个来:
Product.java:
package framework; public interface Product extends Cloneable{ public abstract void use(String s); public abstract Product ctrateClone(); }
Manager.java:
package framework; import java.util.Hashtable; public class Manager { private Hashtable showcase=new Hashtable(); public void register(String name,Product proto) { showcase.put(name, proto); } public Product create(String protoname){ Product p=(Product) showcase.get(protoname); return p.ctrateClone(); } }
MessageBox.java:
package Main; import framework.Product; public class MessageBox implements Product { private char decochar; public MessageBox(char decochar) { this.decochar = decochar; } public void use(String s) { int lenth = s.getBytes().length; for (int i = 0; i < lenth + 4; i++) { System.out.print(decochar); } System.out.println(""); System.out.println(decochar + " " + s + " " + decochar); for (int i = 0; i < lenth + 4; i++) { System.out.print(decochar); } System.out.println(" "); } public Product ctrateClone() { Product p=null; try { p=(Product) clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return p; } }
UnderlinePen.java:
package Main; import framework.Product; public class UnderlinePen implements Product { private char ulchar; public UnderlinePen(char ulchar){ this.ulchar=ulchar; } public void use(String s) { int lenth = s.getBytes().length; System.out.println("\"" + " " + s + " " + "\""); System.out.println(""); for (int i = 0; i < lenth ; i++) { System.out.print(ulchar); } System.out.println(" "); } public Product ctrateClone() { Product p=null; try { p=(Product) clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return p; } }
Main.java:
package Main; import framework.Manager; import framework.Product; public class Main { public static void main(String[] args) { //预备阶段 Manager manager=new Manager(); UnderlinePen upen =new UnderlinePen(‘~‘); MessageBox mbox=new MessageBox(‘*‘); MessageBox sbox=new MessageBox(‘/‘); manager.register("strong message",upen); manager.register("warning box",mbox); manager.register("slash box",sbox); //实现产生 Product p1=manager.create("strong message"); p1.use("何权利"); Product p2=manager.create("warning box"); p2.use("任贵权"); Product p3=manager.create("slash box"); p3.use("涂俊"); } }
运行程序可看到一下结果:
原型模式的优点及适用场景
使用原型模式创建对象比直接new一个对象在性能上要好的多,因为Object类的clone方法是一个本地方法,它直接操作内存中的二进制流,特别是复制大对象时,性能的差别非常明显。
使用原型模式的另一个好处是简化对象的创建,使得创建对象就像我们在编辑文档时的复制粘贴一样简单。
因为以上优点,所以在需要重复地创建相似对象时可以考虑使用原型模式。比如需要在一个循环体内创建对象,假如对象创建过程比较复杂或者循环次数很多的话,使用原型模式不但可以简化创建过程,而且可以使系统的整体性能提高很多。
原型模式的注意事项
- 使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法。因为对象的复制是通过调用Object类的clone方法来完成的,它直接在内存中复制数据,因此不会调用到类的构造方法。不但构造方法中的代码不会执行,甚至连访问权限都对原型模式无效。还记得单例模式吗?单例模式中,只要将构造方法的访问权限设置为private型,就可以实现单例。但是clone方法直接无视构造方法的权限,所以,单例模式与原型模式是冲突的,在使用时要特别注意。
- 深拷贝与浅拷贝。Object类的clone方法只会拷贝对象中的基本的数据类型,对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝,这就是浅拷贝。如果要实现深拷贝,必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝。
PS:深拷贝与浅拷贝问题中,会发生深拷贝的有java中的8中基本类型以及他们的封装类型,另外还有String类型。其余的都是浅拷贝。
深拷贝与浅拷贝的区别:简单的来说就是,在有指针的情况下,浅拷贝只是增加了一个指针指向已经存在的内存,而深拷贝就是增加一个指针并且申请一个新的内存,使这个 增加的指针指向这个新的内存,采用深拷贝的情况下,释放内存的时候就不会出现在浅拷贝时重复释放同一内存的错误!