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Java設(shè)計模式中的原型模式講解

更新時間：2023年04月27日 08:37:19 作者：.番茄炒蛋

原型模式是用于創(chuàng)建重復(fù)的對象，同時又能保證性能。這種類型的設(shè)計模式屬于創(chuàng)建型模式，它提供了一種創(chuàng)建對象的最佳方式，今天通過本文給大家介紹下Java?原型設(shè)計模式，感興趣的朋友一起看看吧

介紹

原型模式

在Java中,原型模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計模式,它允許通過復(fù)制一個現(xiàn)有對象來創(chuàng)建一個新對象,而不是通過創(chuàng)建新的對象來初始化一個對象,原型模式是一種基于克隆的設(shè)計模式,通過復(fù)制現(xiàn)有對象的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建新的對象.

原型模式需要實現(xiàn)Cloneable接口并重寫Object類中的clone()方法,在重謝clone()方法時,需要調(diào)用super.clone()方法來創(chuàng)建一個新的對象,并復(fù)制原始對象中的所有屬性.默認(rèn)情況下,Java中的Object類提供的clone()方法會執(zhí)行淺拷貝,如果原始對象中包含引用類型的成員變量,則需要進(jìn)行深拷貝操作,以確保新對象中所有成員變量都是獨立的.

深拷貝與淺拷貝

淺拷貝(Shallow Copy)會創(chuàng)建一個新的對象,該對象具有與原始對象相同的屬性值.但是,如果原始對象包含對其他對象的引用,則新對象也將包含對相同對象的引用.換句話說,新對象僅僅是原始對象的一個副本,而不是獨立的對象.

深拷貝(Deep Copy)則是創(chuàng)建一個新的對象,該對象具有與原始對象相同的屬性值,但是它會遞歸的復(fù)制對象圖中所有的對象,而不是只復(fù)制引用.換句話說,深拷貝會創(chuàng)建一個完全獨立的新對象,該對象與原始對象沒有任何關(guān)聯(lián).

區(qū)別:

對于基本數(shù)據(jù)類型,淺拷貝和深拷貝沒有區(qū)別,因為基本數(shù)據(jù)類型在內(nèi)存中儲存為值.但是對于引用類型,淺拷貝和深拷貝會有不同的行為.淺拷貝只復(fù)制對象本身以及其中的基本數(shù)據(jù)類型成員,而不會復(fù)制引用類型成員.因此,如果原始對象中包含引用類型成員,淺拷貝得到的對象中的引用類型成員與原始對象中的相同,即兩者指向同一塊內(nèi)存地址.而深拷貝則會遞歸的復(fù)制所有的引用類型成員,因此得到的對象中的引用類型成員與原始對象中的不同,即兩者指向不同的內(nèi)存地址.
淺拷貝速度相對較快,因為它只復(fù)制了對象本身以及其中的基本數(shù)據(jù)類型成員.而深拷貝速度相對較慢,因為它需要遞歸的復(fù)制所有引用類型成員.

應(yīng)用場景:

淺拷貝通常用于快速創(chuàng)建對象副本,且原始對象中不包含引用類型成員的情況下,可以使用淺拷貝.比如,當(dāng)需要多個對象共享某些狀態(tài)時,可以使用淺拷貝來快速創(chuàng)建副本
深拷貝通常用于創(chuàng)建完全獨立的對象,且原始對象中包含引用類型成員的情況下,可以使用深拷貝

淺拷貝示例代碼

@Data
public class Person implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    private Address address;
    public Person(String name, int age, Address address) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
@Data
public class Address {
    private String city;
    private String street;
    public Address(String city, String street) {
        this.city = city;
        this.street = street;
    }
}

測試淺拷貝

package com.fanqiechaodan.prototype.copy.shollow;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
/**
 * @Classname Demo
 * @Description 淺拷貝
 */
public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Person person1 = new Person("張三", 18, new Address("上海", "南京路"));
        Person person2 = (Person) person1.clone();
        System.out.println(JSON.toJSONString(person1));
        System.out.println(JSON.toJSONString(person2));
        System.out.println("淺拷貝后:");
        person1.getAddress().setCity("南京");
        System.out.println(JSON.toJSONString(person1));
        System.out.println(JSON.toJSONString(person2));
    }
}

深拷貝示例代碼

@Data
public class Person implements Serializable {
    private String name;
    private int age;
    private Address address;
    public Person(String name, int age, Address address) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }
    @Override
    protected Object clone() {
        try {
            ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
            oos.writeObject(this);
            ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
            return ois.readObject();
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}
@Data
public class Address implements Serializable {
    private String city;
    private String street;
    public Address(String city, String street) {
        this.city = city;
        this.street = street;
    }
}

測試深拷貝

package com.fanqiechaodan.prototype.copy.deep;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import org.springframework.util.SerializationUtils;
import java.io.IOException;
/**
 * @Classname Demo
 * @Description 深拷貝
 */
public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        Person person1 = new Person("張三", 18, new Address("上海", "南京路"));
        // 重寫clone完成深拷貝
        Person person2 = (Person) person1.clone();
        // 使用工具類完成深拷貝
        Person person3 = (Person) SerializationUtils.deserialize(SerializationUtils.serialize(person1));
        System.out.println(JSON.toJSONString(person1));
        System.out.println(JSON.toJSONString(person2));
        System.out.println(JSON.toJSONString(person3));
        System.out.println("深拷貝后:");
        person1.getAddress().setCity("南京");
        System.out.println(JSON.toJSONString(person1));
        System.out.println(JSON.toJSONString(person2));
        System.out.println(JSON.toJSONString(person3));
    }
}

原型模式代碼

原型類代碼

@Data
public class Person implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    private Address address;
    public Person(String name, int age, Address address) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
@Data
public class Address {
    private String city;
    private String street;
    public Address(String city, String street) {
        this.city = city;
        this.street = street;
    }
}

測試

package com.fanqiechaodan.prototype;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
/**
 * @Classname Demo
 * @Description
 */
public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Person person1 = new Person("張三", 18, new Address("北京", "青年路"));
        Person person2 = (Person) person1.clone();
        System.out.println(JSON.toJSONString(person1));
        System.out.println(JSON.toJSONString(person2));
    }
}

需要注意的是,在使用Cloneable接口實現(xiàn)原型模式時,需要注意以下幾點:

要使用克隆方法,必須確保該對象實現(xiàn)了Cloneable接口.否則,在調(diào)用clone方法時會拋出CloneNotSupportedException異常
調(diào)用clone方法返回的是一個淺拷貝對象,如果對象包含了引用類型的成員變量,那么這些成員變量依然會被多個對象共享.
在實現(xiàn)clone方法時,需要注意對成員變量的處理,特別是對引用類型的成員變量的處理.如果需要實現(xiàn)深拷貝,可以通過重寫clone方法來實現(xiàn).

總結(jié)

優(yōu)點:

減少了重復(fù)代碼的編寫,避免了創(chuàng)建大量相似對象的開銷,提高了系統(tǒng)的性能.
可以動態(tài)的創(chuàng)建對象,而不是靜態(tài)地在代碼中定義,更加靈活.
簡化了對象的創(chuàng)建過程,減少了不必要的參數(shù)傳遞.

缺點:

由于原型模式會復(fù)制對象,可能導(dǎo)致對象狀態(tài)的改變,因此需要謹(jǐn)慎處理.
由于原型模式使用了克隆的方式創(chuàng)建對象,可能導(dǎo)致類的層次結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜.

應(yīng)用場景:

當(dāng)需要創(chuàng)建大量相似的對象時,使用原型模式可以大大減少對象創(chuàng)建的開銷.
當(dāng)對象的創(chuàng)建過程比較復(fù)雜,或者對象的狀態(tài)會隨著時間的推移而發(fā)生改變時,可以考慮使用原型模式.
當(dāng)需要動態(tài)地創(chuàng)建對象時,可以使用原型模式.例如:在運行時動態(tài)創(chuàng)建新對象或者在數(shù)據(jù)庫中讀取對象并創(chuàng)建新對象.

到此這篇關(guān)于Java設(shè)計模式中的原型模式講解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java原型設(shè)計模式內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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