java设计模式4——原型模式

1、写在前面

本节内容与C++语言的复制构造函数、浅拷贝、深拷贝极为相似,因此建议学习者可以先了解C++的该部分的相关知识,或者学习完本节内容后,也去了解C++的相应内容,进行比对学习。

2、原型模式介绍

原型模式(Prototype Pattern)是用于创建重复的对象,同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式是实现了一个原型接口,该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时,则采用这种模式。例如,一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象,在下一个请求时返回它的克隆,在需要的时候更新数据库,以此来减少数据库调用。

3、java实现克隆的核心

1、实现一个接口(Cloneable)

2、重写一个方法(clone())

clone()方法的源码分析

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

由方法声明的放回值类型=>native,可知该方法实际上是一个C++封装好的方法,由java来进行调用,相当于C++语言的复制构造函数,但是又有所区别。

4、第一种原型模式实现(浅拷贝)

4.1、建立视频的原型类

package com.xgp.company.创建型模式.第四种_原型模式.demo1;

import java.util.Date;

/**
* 1、实现一个接口
* 2、重写一个方法
*/
//视频原型类
public class Video implements Cloneable {
private String name;
private Date createTime; /**
* 重写克隆方法
* @return
* @throws CloneNotSupportedException
*/
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
} public Video() { } public Video(String name, Date createTime) {
this.name = name;
this.createTime = createTime;
} public String getName() {
return name;
} public void setName(String name) {
this.name = name;
} public Date getCreateTime() {
return createTime;
} public void setCreateTime(Date createTime) {
this.createTime = createTime;
} @Override
public String toString() {
return "Video{" +
"name='" + name + '\'' +
", createTime=" + createTime +
'}';
}
}

4.2、建立复制的客户端类

package com.xgp.company.创建型模式.第四种_原型模式.demo1;

import java.util.Date;

/**
* 客户端:克隆
*/
public class Client { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
//原型对象
Video v1 = new Video("狂神说java", new Date());
System.out.println("v1 = " + v1);
System.out.println("v1 = " + v1.hashCode()); System.out.println("========================");
//v1 克隆 v2
Video v2 = (Video) v1.clone();
System.out.println("v2 = " + v2);
System.out.println("v2 = " + v2.hashCode()); }
}

运行结果:

v1 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:26:57 CST 2020}
v1 = 1836019240
========================
v2 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:26:57 CST 2020}
v2 = 325040804

5、弊端

5.1、揭露弊端的代码

/**
* 演示浅克隆弊端
* @param args
* @throws CloneNotSupportedException
*/
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
//原型对象
Date date = new Date();
Video v1 = new Video("狂神说java", date);
System.out.println("v1 = " + v1);
System.out.println("v1 = " + v1.hashCode()); //v1 克隆 v2
Video v2 = (Video) v1.clone();
System.out.println("v2 = " + v2);
System.out.println("v2 = " + v2.hashCode()); System.out.println("========================"); date.setTime(22222222);
System.out.println("v1 = " + v1);
System.out.println("v1 = " + v1.hashCode()); //v1 克隆 v2
System.out.println("v2 = " + v2);
System.out.println("v2 = " + v2.hashCode()); }

5.2、弊端代码的运行结果

v1 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:29:02 CST 2020}
v1 = 1836019240
v2 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:29:02 CST 2020}
v2 = 325040804
========================
v1 = Video{name='狂神说java', createTime=Thu Jan 01 14:10:22 CST 1970}
v1 = 1836019240
v2 = Video{name='狂神说java', createTime=Thu Jan 01 14:10:22 CST 1970}
v2 = 325040804

5.3、弊端分析

从运行结果可以看出,当改变一个被v1,v2都引用的时间对象时,两者都发生了改变,没有将引用的对象进行复制,因此称之为浅拷贝。

5.4、模型图如下:

通过上面的模型图可以看到,被引用的对象还是只有一份,因此存在很大的弊端。在C++中,如果存在这种引用关闭,当程序员两次删除对象时,会出现第二次删对象时发生异常的情况。虽然在java语言中,有着gc机制,不需要程序员手动的去释放对象,不会出现重复删除的错误。但是,当被引用的对象发生改变时,很有可能会发生数据上的不正确。

6、改进(深拷贝模式)

6.1、我们期望想要改进后的模型图如下:被引用的对象也复制了一份,互不干扰。

6.2、实现方式:改造重写的克隆方法

@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
/**
* 改造克隆方法,进行生克隆
*/
Object obj = super.clone();
Video v = (Video) obj; //将对象的属性进行克隆
v.createTime = (Date) this.createTime.clone();
return obj;
}

6.3、此时的运行结果为:

v1 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:37:33 CST 2020}
v1 = 1836019240
v2 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:37:33 CST 2020}
v2 = 325040804
========================
v1 = Video{name='狂神说java', createTime=Thu Jan 01 14:10:22 CST 1970}
v1 = 1836019240
v2 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:37:33 CST 2020}
v2 = 325040804

6.4、当原型引用的对像改变时,复制的对象并不发生改变,被引用的对象被复制了两份,因此称之为深拷贝。

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