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java設(shè)計(jì)模式:原始模型模式

更新時(shí)間：2021年08月12日 16:29:16 作者：二當(dāng)家的白帽子

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了Java設(shè)計(jì)模式之Prototype原型模式的相關(guān)資料，文中示例代碼介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

什么是原始模型模式

通過給出一個(gè)原型對象指明所要?jiǎng)?chuàng)建的對象的類型，然后通過復(fù)制這個(gè)原型對象來獲取的更多的同類型的對象。

這讓我不由自主的想起克隆技術(shù)，還記得克隆羊嗎？我們接下來講的內(nèi)容和克隆羊不能說關(guān)系密切，只能說毫無關(guān)系。

在這里插入圖片描述

設(shè)計(jì)模式和編程語言無關(guān)，但是二當(dāng)家的依然用Java語言去實(shí)戰(zhàn)舉例。而且Java有標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)原始模型模式的方法。

原始模型模式中的角色

Prototype：抽象類或者一個(gè)接口，給出具體模型需要的接口。ConcretePrototype：繼承抽象原型模型角色，被復(fù)制的對象。Client：提出復(fù)制請求。

抽象原型角色（Prototype）

我們用家庭作業(yè)為抽象原型角色（Prototype）。我們這里的作業(yè)是可以抄的。大家不要學(xué)哈。

package com.secondgod.prototype;
/**
 * 作業(yè)
 *
 * @author 二當(dāng)家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
 */
public interface IHomework {
    /**
     * 抄一份
     * @return
     */
    IHomework copy();
    /**
     * 修改所有者
     * @param owner
     */
    void setOwner(String owner);
}

具體原型角色（ConcretePrototype）

我們用語文作業(yè)作為具體原型角色（ConcretePrototype）。

package com.secondgod.prototype;
import java.text.MessageFormat;
/**
 * 語文作業(yè)
 *
 * @author 二當(dāng)家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
 */
public class ChineseHomework implements IHomework {
    /**
     * 作業(yè)的所有者
     */
    private String owner;
    /**
     * 作業(yè)標(biāo)題/作業(yè)要求
     */
    private String title;
    /**
     * 作業(yè)內(nèi)容
     */
    private String content;
    public ChineseHomework(String owner, String title, String content) {
        this.owner = owner;
        this.title = title;
        this.content = content;
    }
    public String getOwner() {
        return owner;
    }
    public void setOwner(String owner) {
        this.owner = owner;
    }
    public String getTitle() {
        return title;
    }
    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }
    public String getContent() {
        return content;
    }
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
    public String toString() {
        return MessageFormat.format("owner：{0}，title：{1}，content：{2}", owner, title, content);
    }
    @Override
    public IHomework copy() {
        ChineseHomework homework = new ChineseHomework(this.getOwner(), this.getTitle(), this.getContent());
        return homework;
    }
}

客戶端角色（Client）

我們測試一下。

package com.secondgod.prototype;
/**
 * 測試原始模型
 *
 * @author 二當(dāng)家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 老師讓寫作業(yè)，大當(dāng)家按時(shí)完成
        IHomework homework = new ChineseHomework("大當(dāng)家的", "作文-最崇拜的人", "不瞞你們說，我最崇拜的是二當(dāng)家的");
        // 二當(dāng)家的沒按時(shí)完成，決定去抄大當(dāng)家的作業(yè)～
        IHomework newHomework = homework.copy();
        newHomework.setOwner("二當(dāng)家的");
        System.out.println(homework);
        System.out.println(newHomework);
    }
}

和我們的預(yù)期一致

使用Java內(nèi)置機(jī)制實(shí)現(xiàn)原始模型模式

在Object類中有這樣一個(gè)方法，Java中所有的類都繼承自O(shè)bject類，也就是說所有的類內(nèi)部都可以復(fù)制自己。但是卻不能直接調(diào)用別的類的克隆方法。也就是說有統(tǒng)一的方式，但是默認(rèn)不可用。

在這里插入圖片描述

我們改一下語文作業(yè)類，使用clone方法去嘗試，克隆自己。

package com.secondgod.prototype;
import java.text.MessageFormat;
/**
 * 語文作業(yè)
 *
 * @author 二當(dāng)家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
 */
public class ChineseHomework implements IHomework {
    /**
     * 作業(yè)的所有者
     */
    private String owner;
    /**
     * 作業(yè)標(biāo)題/作業(yè)要求
     */
    private String title;
    /**
     * 作業(yè)內(nèi)容
     */
    private String content;
    public ChineseHomework(String owner, String title, String content) {
        this.owner = owner;
        this.title = title;
        this.content = content;
    }
    public String getOwner() {
        return owner;
    }
    public void setOwner(String owner) {
        this.owner = owner;
    }
    public String getTitle() {
        return title;
    }
    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }
    public String getContent() {
        return content;
    }
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
    public String toString() {
        return MessageFormat.format("owner：{0}，title：{1}，content：{2}", owner, title, content);
    }
    @Override
    public IHomework copy() {
        try {
            return (ChineseHomework) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

在這里插入圖片描述

這時(shí)候會(huì)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)槲覀冞€少做一件事。我們需要把語文作業(yè)類實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，然而這個(gè)接口里沒有任何抽象方法，僅僅是一個(gè)標(biāo)記接口。這就像注解一樣，就是為了明確聲明可以克隆。

在這里插入圖片描述

實(shí)現(xiàn)接口后，則可以正確運(yùn)行。

package com.secondgod.prototype;
import java.text.MessageFormat;
/**
 * 語文作業(yè)
 *
 * @author 二當(dāng)家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
 */
public class ChineseHomework implements IHomework, Cloneable {
    /**
     * 作業(yè)的所有者
     */
    private String owner;
    /**
     * 作業(yè)標(biāo)題/作業(yè)要求
     */
    private String title;
    /**
     * 作業(yè)內(nèi)容
     */
    private String content;
    public ChineseHomework(String owner, String title, String content) {
        this.owner = owner;
        this.title = title;
        this.content = content;
    }
    public String getOwner() {
        return owner;
    }
    public void setOwner(String owner) {
        this.owner = owner;
    }
    public String getTitle() {
        return title;
    }
    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }
    public String getContent() {
        return content;
    }
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
    public String toString() {
        return MessageFormat.format("owner：{0}，title：{1}，content：{2}", owner, title, content);
    }
    @Override
    public IHomework copy() {
        try {
            return (ChineseHomework) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

在這里插入圖片描述

和我們自己實(shí)現(xiàn)copy效果一樣。clone是一個(gè)native方法，是交給本地實(shí)現(xiàn)的，通常是直接內(nèi)存拷貝。

淺拷貝和深拷貝

淺拷貝：創(chuàng)建一個(gè)新對象，然后將當(dāng)前對象的非靜態(tài)字段復(fù)制到該新對象，如果字段是值類型的，那么對該字段執(zhí)行復(fù)制；如果該字段是引用類型的話，則復(fù)制引用但不復(fù)制引用的對象。因此，原始對象及其副本引用同一個(gè)對象。

深拷貝：創(chuàng)建一個(gè)新對象，然后將當(dāng)前對象的非靜態(tài)字段復(fù)制到該新對象，無論該字段是值類型的還是引用類型，都復(fù)制獨(dú)立的一份。當(dāng)你修改其中一個(gè)對象的任何內(nèi)容時(shí)，都不會(huì)影響另一個(gè)對象的內(nèi)容。

二當(dāng)家的理解方式是，淺拷貝就是僅拷貝當(dāng)前對象的內(nèi)容，深拷貝就是遞歸拷貝當(dāng)前對象和當(dāng)前對象的引用類型屬性的內(nèi)容，直到全部都是基本數(shù)據(jù)類型的屬性為止。另外，僅僅使用clone方法是淺拷貝。

package com.secondgod.prototype;/** * 測試原始模型 * * @author 二當(dāng)家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/ */public class Test implements Cloneable {    private Field field;    public Field getField() {        return field;    }    public void setField(Field field) {        this.field = field;    }    public Test clone() throws CloneNotSupportedException {        return (Test) super.clone();    }    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {        Test t = new Test();        t.setField(new Field());        Test cloneT = t.clone();        System.out.println(t == cloneT);        System.out.println(t.getField() == cloneT.getField());    }}class Field {}

在這里插入圖片描述

源對象和克隆出的新對象field屬性值是同一個(gè)對象。所以是淺拷貝。

怎么實(shí)現(xiàn)深拷貝

讓每個(gè)引用類型屬性內(nèi)部都重寫clone() 方法，然后需要對所有引用類型屬性都調(diào)用clone方法。

package com.secondgod.prototype;
/**
 * 測試原始模型
 *
 * @author 二當(dāng)家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
 */
public class Test implements Cloneable {
    private Field field;
    public Field getField() {
        return field;
    }
    public void setField(Field field) {
        this.field = field;
    }
    public Test clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Test) super.clone();
    }
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Test t = new Test();
        t.setField(new Field());
        Test cloneT = t.clone();
        System.out.println(t == cloneT);
        System.out.println(t.getField() == cloneT.getField());
    }
}
class Field {
}

在這里插入圖片描述

這種方式需要遞歸每個(gè)引用類型的屬性，要把他們的類都實(shí)現(xiàn)深拷貝，只到僅有基本數(shù)據(jù)類型為止。

利用序列化，這是個(gè)偷懶的辦法。但是二當(dāng)家的覺得更安全，如果你確定是要深拷貝，使用該方式可以防止某處漏實(shí)現(xiàn)clone方法，而變成不完全的深拷貝。

package com.secondgod.prototype;
/**
 * 測試原始模型
 *
 * @author 二當(dāng)家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
 */
public class Test implements Cloneable {
    private Field field;
    public Field getField() {
        return field;
    }
    public void setField(Field field) {
        this.field = field;
    }
    public Test clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Test) super.clone();
    }
    public Test deepClone() throws CloneNotSupportedException {
        Test t = new Test();
        t.setField(this.getField().deepClone());
        return t;
    }
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Test t = new Test();
        t.setField(new Field());
        Test cloneT = t.clone();
        System.out.println(t == cloneT);
        System.out.println(t.getField() == cloneT.getField());
        Test deepCloneT = t.deepClone();
        System.out.println(t == deepCloneT);
        System.out.println(t.getField() == deepCloneT.getField());
    }
}
class Field implements Cloneable {
    public Field clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Field) super.clone();
    }
    public Field deepClone() throws CloneNotSupportedException {
        // 沒有引用類型屬性
        return this.clone();
    }
}

在這里插入圖片描述