定义

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。

原型模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象,根本无需知道任何如何创建的细节,工作原理是:通过将一个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。

UML

优点

  1. 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。
  2. 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。

缺点

  1. 复制对象有时相当复杂。

应用场景

  1. 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。

注意事项

  1. 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。
  2. 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。

在Java中深复制如下:

  1. public class Prototype implements Cloneable
  2. {
  3. private ArrayList list = new ArrayList();
  4.  
  5. public Prototype clone()
  6. {
  7. Prototype prototype = null;
  8. try
  9. {
  10. prototype = (Prototype) super.clone();
  11. prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();
  12. }
  13. catch (CloneNotSupportedException e)
  14. {
  15. e.printStackTrace();
  16. }
  17. return prototype;
  18. }
  19. }

由于ArrayList不是基本类型,所以成员变量list,不会被拷贝,需要我们自己实现深拷贝,幸运的是java提供的大部分的容器类都实现了Cloneable接口。所以实现深拷贝并不是特别困难。

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。

示例

使用原型模式创建对象。

Java

  1. public class Main
  2. {
  3. public static void main(String[] args)
  4. {
  5. ConcretePrototype cp = new ConcretePrototype();
  6. for (int i=0; i< 10; i++)
  7. {
  8. ConcretePrototype clonecp = (ConcretePrototype)cp.clone();
  9. clonecp.show();
  10. }
  11. }
  12.  
  13. public static class Prototype implements Cloneable
  14. {
  15. public Prototype clone()
  16. {
  17. Prototype prototype = null;
  18. try
  19. {
  20. prototype = (Prototype)super.clone();
  21. }
  22. catch(CloneNotSupportedException e)
  23. {
  24. e.printStackTrace();
  25. }
  26. return prototype;
  27. }
  28. }
  29.  
  30. public static class ConcretePrototype extends Prototype
  31. {
  32. public void show()
  33. {
  34. System.out.println("原型模式实现类");
  35. }
  36. }
  37. }

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