Java設計模式----原型模式(克隆模式)

場景

  • 思考一下:克隆技術(shù)是怎么樣的過程?
  • JavaScript語言中的,繼承怎么實現(xiàn)?那里面也有prototype

原型模式

  • 通過new產(chǎn)生一個對象需要繁瑣的數(shù)據(jù)準備或訪問權(quán)限,則可以使用原型模式。
  • 就是java中的克隆技術(shù),以某個對象為原型,復制出新的對象。顯然,新的對象具備原型對象的特點。
  • 優(yōu)勢有:效率高(直接克隆,避免了重新執(zhí)行構(gòu)造過程步驟)。
  • 克隆類似于new,但是不同于new。new創(chuàng)建新的對象屬性采用的是默認值??寺〕龅膶ο蟮膶傩灾低耆驮蛯ο笙嗤2⑶铱寺〕龅男聦ο蟾淖儾粫绊懺蛯ο?。然后,再修改克隆對象的值。

原型模式實現(xiàn)

  • Cloneable接口和clone方法
  • Prototype模式中實現(xiàn)起來最困難的地方就是內(nèi)存復制操作,所幸在Java中提供了clone()方法替我們做了絕大部分事情。
package prototype;

import java.util.Date;

public class Sheep implements Cloneable{
    private String sname;
    private Date birthday;

    public Sheep() {
    }

    public Sheep(String sname, Date birthday) {
        this.sname = sname;
        this.birthday = birthday;
    }

    public String getSname() {
        return sname;
    }

    public void setSname(String sname) {
        this.sname = sname;
    }

    public Date getBirthday() {
        return birthday;
    }

    public void setBirthday(Date birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object obj = super.clone();
        return obj;
    }
}
package prototype;

import java.util.Date;

/**
 * @Description: 淺克隆
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Date date = new Date();
        Sheep s1 = new Sheep("少利",date);
        Sheep s2 = (Sheep) s1.clone();

        System.out.println(s1);
        System.out.println(s1.getSname());
        System.out.println(s1.getBirthday());
        date.setTime(123123123141L);
        System.out.println(s1.getBirthday());


        s2.setSname("多利");
        System.out.println(s2);
        System.out.println(s2.getSname());
        System.out.println(s2.getBirthday());
    }
}
輸出:
prototype.Sheep@52ab6c19
少利
Wed Apr 25 10:31:31 CST 2018
Mon Nov 26 08:52:03 CST 1973
prototype.Sheep@6929ae9b
多利
Mon Nov 26 08:52:03 CST 1973
package prototype;

import java.util.Date;

public class Sheep2 implements Cloneable{
    private String sname;
    private Date birthday;

    public Sheep2() {
    }

    public Sheep2(String sname, Date birthday) {
        this.sname = sname;
        this.birthday = birthday;
    }

    public String getSname() {
        return sname;
    }

    public void setSname(String sname) {
        this.sname = sname;
    }

    public Date getBirthday() {
        return birthday;
    }

    public void setBirthday(Date birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object obj = super.clone();
        // 深克隆實現(xiàn)
        Sheep2 sheep = (Sheep2) obj;
        sheep.birthday = (Date) this.birthday.clone();
        return obj;
    }
}
package prototype;

import java.util.Date;

/**
 * @Description: 深克隆
 */
public class Client2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Date date = new Date();
        Sheep2 s1 = new Sheep2("少利",date);
        Sheep2 s2 = (Sheep2) s1.clone();

        System.out.println(s1);
        System.out.println(s1.getSname());
        System.out.println(s1.getBirthday());
        date.setTime(123123123141L);
        System.out.println(s1.getBirthday());


        s2.setSname("多利");
        System.out.println(s2);
        System.out.println(s2.getSname());
        System.out.println(s2.getBirthday());
    }
}
輸出:
prototype.Sheep2@55991e21
少利
Wed Apr 25 10:33:34 CST 2018
Mon Nov 26 08:52:03 CST 1973
prototype.Sheep2@2533b5db
多利
Wed Apr 25 10:33:34 CST 2018

利用序列化和反序列化技術(shù)實現(xiàn)深克隆

package prototype;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.util.Date;

/**
 * @Description: 利用序列化和反序列化技術(shù)實現(xiàn)深克隆
 */
public class Client3 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Date date = new Date();
        Sheep s1 = new Sheep("少利",date);
        
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);

        oos.writeObject(s1);
        byte[] bytes = bos.toByteArray();

        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bytes);
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
        Sheep s2 = (Sheep) ois.readObject();

        System.out.println(s1);
        System.out.println(s1.getSname());
        System.out.println(s1.getBirthday());
        date.setTime(123123123141L);
        System.out.println(s1.getBirthday());

        s2.setSname("多利");
        System.out.println(s2);
        System.out.println(s2.getSname());
        System.out.println(s2.getBirthday());
    }
}
輸出:
prototype.Sheep@667053be
少利
Wed Apr 25 10:47:00 CST 2018
Mon Nov 26 08:52:03 CST 1973
prototype.Sheep@528ef256
多利
Wed Apr 25 10:47:00 CST 2018

普通new方式創(chuàng)建對象和clone方式創(chuàng)建對象的效率差異

package prototype;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Client4 {
    public static void testNew(int size){
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i=0;i<size;i++){
            Laptop t = new Laptop();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("new的方式創(chuàng)建耗時:"+(end-start));
    }

    public static void testClone(int size) throws CloneNotSupportedException {
        long start = System.currentTimeMillis();
        Laptop t = new Laptop();
        for (int i=0;i<size;i++){
            Laptop clone = (Laptop) t.clone();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("clone的方式創(chuàng)建耗時:"+(end-start));
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        testNew(1000);
        testClone(1000);
    }
}

class Laptop implements Cloneable{
    public Laptop(){
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
輸出:
new的方式創(chuàng)建耗時:10324
clone的方式創(chuàng)建耗時:11

如果需要段時間創(chuàng)建大量對象,并且new的過程比較耗時,則可以考慮使用原型模式。

開發(fā)中的應用場景

  • 原型模式很少單獨出現(xiàn),一般是和工廠方法模式一起出現(xiàn),通過clone的方法創(chuàng)建一個對象,然后由工廠方法提供給調(diào)用者。
    spring中bean的創(chuàng)建實際就兩種模式:單例模式和原型模式。(當然,原型模式需要和工廠模式搭配起來)
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