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关于java:设计模式5-原型模式

jiezi

开局一张图，剩下全靠写 …

设计模式文章汇合：http://aphysia.cn/categories/…

前言

接触过 Spring 或者 Springboot 的同学或者都理解, Bean 默认是单例的，也就是全局共用同一个对象，不会因为申请不同，应用不同的对象，这里咱们不会探讨单例，后面曾经探讨过单例模式的益处以及各种实现，有趣味能够理解一下：http://aphysia.cn/archives/de…。除了单例以外，Spring还能够设置其余的作用域，也就是scope="prototype", 这就是原型模式，每次来一个申请，都会新创建一个对象，这个对象就是依照原型实例创立的。

原型模式的定义

原型模式，也是创立型模式的一种，是指用原型实例指定创建对象的品种，并且通过拷贝这些原型创立新的对象，简略来说，就是拷贝。个别实用于：

  • 实例比较复杂，齐全创立老本高，间接复制比较简单

  • 构造函数比较复杂，创立可能产生很多不必要的对象

    长处：

  • 暗藏了创立实例的具体细节
  • 创建对象效率比拟高
  • 如果一个对象大量雷同的属性，只有大量须要特殊化的时候，能够间接用原型模式拷贝的对象，加以批改，就能够达到目标。

原型模式的实现形式

一般来说，原型模式就是用来复制对象的，那么复制对象必须有原型类，也就是 Prototype,Prototype 须要实现 Cloneable 接口，实现这个接口能力被拷贝，再重写 clone() 办法，还能够依据不同的类型来疾速获取原型对象。

咱们先定义一个原型类Fruit：

public abstract class Fruit implements Cloneable{
    String name;
    float price;

    public String getName() {return name;}

    public void setName(String name) {this.name = name;}

    public float getPrice() {return price;}

    public void setPrice(float price) {this.price = price;}

    public Object clone() {
        Object clone = null;
        try {clone = super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();
        }
        return clone;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Fruit{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }
}

以及拓展了 Fruit 类的实体类Apple,Pear,Watermelon:

public class Apple extends Fruit{public Apple(float price){
        name = "苹果";
        this.price = price;
    }
}
public class Pear extends Fruit{public Pear(float price){
        name = "雪梨";
        this.price = price;
    }
}
public class Watermelon extends Fruit{public Watermelon(float price){
        name = "西瓜";
        this.price = price;
    }
}

创立一个获取不同水果类的缓存类，每次取的时候，依据不同的类型，取出来，拷贝一次返回即可：

public class FruitCache {
    private static ConcurrentHashMap<String,Fruit> fruitMap =
            new ConcurrentHashMap<String,Fruit>();
    static {Apple apple = new Apple(10);
        fruitMap.put(apple.getName(),apple);

        Pear pear = new Pear(8);
        fruitMap.put(pear.getName(),pear);

        Watermelon watermelon = new Watermelon(5);
        fruitMap.put(watermelon.getName(),watermelon);
    }

    public static Fruit getFruit(String name){Fruit fruit = fruitMap.get(name);
        return (Fruit)fruit.clone();}
}

测试一下，别离获取不同的水果，以及比照两次获取同一种类型，能够发现，两次获取的同一种类型，不是同一个对象：

public class Test {public static void main(String[] args) {Fruit apple = FruitCache.getFruit("苹果");
        System.out.println(apple);

        Fruit pear = FruitCache.getFruit("雪梨");
        System.out.println(pear);

        Fruit watermelon = FruitCache.getFruit("西瓜");
        System.out.println(watermelon);

        Fruit apple1 = FruitCache.getFruit("苹果");
        System.out.println("是否为同一个对象" + apple.equals(apple1));
    }
}

后果如下：


Fruit{name='苹果', price=10.0}
Fruit{name='雪梨', price=8.0}
Fruit{name='西瓜', price=5.0}
false

再测试一下，咱们看看外面的 name 属性是不是同一个对象：

public class Test {public static void main(String[] args) {Fruit apple = FruitCache.getFruit("苹果");
        System.out.println(apple);

        Fruit apple1 = FruitCache.getFruit("苹果");
        System.out.println(apple1);
        System.out.println("是否为同一个对象：" + apple.equals(apple1));
        System.out.println("是否为同一个字符串对象：" + apple.name.equals(apple1.name));
    }
}

后果如下，外面的字符串的确还是用的是同一个对象：

Fruit{name='苹果', price=10.0}
Fruit{name='苹果', price=10.0}
是否为同一个对象：false
是否为同一个字符串对象：true

这是为什么呢？因为下面应用的 clone()是浅拷贝！！！不过有一点，字符串在 Java 外面是不可变的，如果产生批改，也不会批改原来的字符串，因为这个属性的存在，相似于深拷贝。如果属性是其余自定义对象，那就得留神了，浅拷贝不会真的拷贝该对象，只会拷贝一份援用。

这里不得不介绍一下浅拷贝与深拷贝的区别：

  • 浅拷贝：没有真正的拷贝数据，只是拷贝了一个指向数据内存地址的指针
  • 深拷贝：不仅新建了指针，还拷贝了一份数据内存

如果咱们应用 Fruit apple = apple1，这样只是拷贝了对象的援用，其实实质上还是同一个对象，下面的状况尽管对象是不同的，然而Apple 属性的拷贝还属于同一个援用, 地址还是一样的，它们共享了原来的属性对象name。

那如何进行深拷贝呢？个别有以下计划：

  • 间接 new 对象，这个不必思考了
  • 序列化与反序列化：先序列化之后，再反序列化回来，就能够失去一个新的对象，留神必须实现 Serializable 接口。
  • 本人重写对象的 clone() 办法

序列化实现深拷贝

序列化实现代码如下：

创立一个 Student 类和 School 类：

import java.io.Serializable;

public class Student implements Serializable {
    String name;

    School school;

    public Student(String name, School school) {
        this.name = name;
        this.school = school;
    }
}
import java.io.Serializable;

public class School implements Serializable {
    String name;

    public School(String name) {this.name = name;}
}

序列化拷贝的类：

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;

public class CloneUtil {public static <T extends Serializable> T clone(T obj) {
        T result = null;
        try {ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);
            objectOutputStream.writeObject(obj);
            objectOutputStream.close();

            ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray());
            ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);
            // 返回生成的新对象
            result = (T) objectInputStream.readObject();
            objectInputStream.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }
}

测试类：


public class Test {public static void main(String[] args) {School school = new School("西方小学");
        Student student =new Student("小明",school);

        Student student1= CloneUtil.clone(student);
        System.out.println(student.equals(student1));
        System.out.println(student.school.equals(student1.school));
    }
}

下面的后果均是false，阐明的确不是同一个对象，产生了深拷贝。

clone 实现深拷贝

后面的 Student 和School都实现 Cloneable 接口，而后重写 clone() 办法：


public class Student implements Cloneable {
    String name;

    School school;

    public Student(String name, School school) {
        this.name = name;
        this.school = school;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {Student student = (Student) super.clone();
        student.school = (School) school.clone();
        return student;
    }
}

public class School implements Cloneable {
    String name;

    public School(String name) {this.name = name;}

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();
    }
}

测试类：

public class Test {public static void main(String[] args) throws Exception{School school = new School("西方小学");
        Student student =new Student("小明",school);

        Student student1= (Student) student.clone();
        System.out.println(student.equals(student1));
        System.out.println(student.school.equals(student1.school));
    }
}

测试后果一样，同样都是false，也是产生了深拷贝。

总结

原型模式实用于创建对象须要很多步骤或者资源的场景，而不同的对象之间，只有一部分属性是须要定制化的，其余都是雷同的，一般来说，原型模式不会独自存在，会和其余的模式一起应用。值得注意的是，拷贝分为浅拷贝和深拷贝，浅拷贝如果产生数据批改，不同对象的数据都会被批改，因为他们共享了元数据。

【作者简介】：
秦怀，公众号【秦怀杂货店 】作者，技术之路不在一时，山高水长，纵使迟缓，驰而不息。集体写作方向：Java 源码解析，JDBC，Mybatis，Spring，redis， 分布式 ， 剑指 Offer，LeetCode等，认真写好每一篇文章，不喜爱题目党，不喜爱花里胡哨，大多写系列文章，不能保障我写的都完全正确，然而我保障所写的均通过实际或者查找材料。脱漏或者谬误之处，还望斧正。

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