设计模式之禅——原型模式

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引：由一个正本创建多个副本，并可以进行适当的修改，这就是原型模式。

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。——创造类

下面是它的通用类图：

prototype

原型模式的核心是一个clone方法，通过该方法进行对象的拷贝，Java提供了一个Cloneable接口标识这个对象是可拷贝的，在JVM中具有这个标识的对象才有可能被拷贝，但是只有在覆盖clone方法之后才可以被拷贝。

它的通用代码如下：

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// 抽象原型类
public abstract class Prototype implements Cloneable {
    // 覆写父类Object方法
    @Override
    public Prototype clone() {
        Prototype prototype = null;
        try {
            prototype = (Prototype) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // 异常处理
        }
        return prototype;
    }
}

// 具体原型类
public class ConcretePrototype extends Prototype {

}

// 场景类
public class Client {
    Prototype prototype = new ConcretePrototype();
    // 复制一个对象
    Prototype prototype1 = prototype.clone();
}

应用

优点

  1. 性能优良。原型模式是在内存二进制流的拷贝，要比直接new一个对象性能好的多，特别是要在一个循环体内产生大量的对象时，
  2. 逃避构造函数的约束。是优点也是缺点。

使用场景

  1. 资源优化场景。因为类的初始化需要消耗非常多的资源。
  2. 性能和安全要求的场景。因为通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备和访问权限。
  3. 一个对象多个修改者。这样次就能避免并发带来数据混乱的问题。

原型模式很少单独出现，一般是与工厂方法模式一起出现，通过clone的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。

注意事项

  1. 构造函数不会执行。因为Object类的clone方法的原理是从内存中以二进制流的方式进行拷贝，重新分配一个内存块。
  2. 浅拷贝和深拷贝
    • 浅拷贝：只拷贝本对象，其对象内部的数组、引用对象等都不拷贝，还是指向原生对象的内部元素地址。
    • 深拷贝：在浅拷贝的基础上，对私有的类变量进行独立的拷贝。
    • 使用原型模式时，引用的成员变量必须满足两个条件才不会被拷贝：一是类的成员变量，二是必须是一个可变的引用对象。
  3. 对象的clone和对象内的final关键字是有冲突的。要使用clone方法，类的成员变量上不要增加final关键字。

最佳实践

原型模式先产生一个包含大量信息的类，然后可以拷贝出副本，修正细节信息，建立了一个完整的个性对象。

参考

  1. 《设计模式之禅》