设计模式学习笔记之原型模式

一时失言乱红尘 2022-02-26 04:48 198阅读 0赞

原型模式：使用原型实例指定待创建对象的类型，并且通过复制这个原型来创建新的对象。

在原型模式中我们可以利用过一个原型对象来指明我们所要创建对象的类型，然后通过复制这个对象的方法来获得与该对象一模一样的对象实例。这就是原型模式的设计目的。

讲到原型模式了，就不得不提Clone，原型模式通过clone来具体实现。

**浅克隆**：当原型对象被复制时，只复制它本身和其中包含的值类型的成员变量，而引用类型的成员变量并没有复制。

**深克隆**：除了对象本身被复制外，对象所包含的所有成员变量也将被复制。

**原型模式主要包含如下三个角色：**

Prototype：抽象原型类。声明克隆自身的接口。

ConcretePrototype：具体原型类。实现克隆的具体操作。

Client：客户类。让一个原型克隆自身，从而获得一个新的对象。

我们都知道Object是祖宗，所有的Java类都继承至Object，而Object类提供了一个clone()方法，该方法可以将一个java对象复制一份，因此在java中可以直接使用clone()方法来复制一个对象。但是需要实现clone的Java类必须要实现一个口:Cloneable.该接口表示该类能够复制且具体复制的能力，如果不实现该接口而直接调用clone()方法会抛出CloneNotSupportedException异常。

**原型模式的优缺点：**

*优点：*

（1）：当创建对象的实例较为复杂的时候，使用原型模式可以简化对象的创建过程，通过复制一个已有的实例可以提高实例的创建效率。

（2）：扩展性好，由于原型模式提供了抽象原型类，在客户端针对抽象原型类进行编程，而将具体原型类写到配置文件中，增减或减少产品对原有系统都没有影响。

（3）：原型模式提供了简化的创建结构，工厂方法模式常常需要有一个与产品类等级结构相同的工厂等级结构，而原型模式不需要这样，圆形模式中产品的复制是通过封装在类中的克隆方法实现的，无需专门的工厂类来创建产品。    （4）：可以使用深克隆方式保存对象的状态，使用原型模式将对象复制一份并将其状态保存起来，以便在需要的时候使用(例如恢复到历史某一状态)，可辅助实现撤销操作。

* 缺点：*

（1）：需要为每一个类配置一个克隆方法，而且该克隆方法位于类的内部，当对已有类进行改造的时候，需要修改代码，违反了开闭原则。

（2）：在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码，而且当对象之间存在多重签到引用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现起来会比较麻烦。

**原型模式的适用环境：**

1：创建新对象成本较大（例如初始化时间长，占用CPU多或占太多网络资源），新对象可以通过复制已有对象来获得，如果相似对象，则可以对其成员变量稍作修改。

2：系统要保存对象的状态，而对象的状态很小。

3：需要避免使用分层次的工厂类来创建分层次的对象，并且类的实例对象只有一个或很少的组合状态，通过复制原型对象得到新实例可以比使用构造函数创建一个新实例更加方便。

**原型模式的注意事项**

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。

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。例如：

public class Prototype implements Cloneable {
    	private ArrayList list = new ArrayList();
    	public Prototype clone(){
    		Prototype prototype = null;
    		try{
    			prototype = (Prototype)super.clone();
    			prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();
    		}catch(CloneNotSupportedException e){
    			e.printStackTrace();
    		}
    		return prototype; 
    	}

参考资料:[https://www.cnblogs.com/chenssy/p/3313339.html][https_www.cnblogs.com_chenssy_p_3313339.html]

[https://blog.csdn.net/zhengzhb/article/details/7393528][https_blog.csdn.net_zhengzhb_article_details_7393528]

[https_www.cnblogs.com_chenssy_p_3313339.html]: https://www.cnblogs.com/chenssy/p/3313339.html
[https_blog.csdn.net_zhengzhb_article_details_7393528]: https://blog.csdn.net/zhengzhb/article/details/7393528