java語言實現創建型設計模式―原型模式(Prototype)
來源：程序員人生 發布時間：2015-05-06 08:47:40 閱讀次數：3288次
1、描寫
原型模式是通過1個原型對象來標明要創建的對象的類型，然后用復制這個原型對象的方法來拷貝創建更多的同類型對象。例如我們在程序的動態運行進程中有了1個對象，這個對象中包括了1系列的有效數據，我們此時需要1個和該對象完全相同的新對象，并且在拷貝以后，新舊對象之間沒有任何聯系，對任何1個對象的更改都不影響另外一個對象。
在java中所有類都默許繼承自java.lang.Object類，在這個Object類中有1個clone()方法，該方法將返回Object對象的1個拷貝。
我們讓需要被拷貝的類實現 Cloneable 接口，該接口用來唆使Object.clone()方法可以合法地對該類實例進行按字段復制。如果在沒有實現Cloneable 接口的實例上調用 Object 的 clone 方法，則會致使拋出
CloneNotSupportedException 異常。
注意：Cloneable接口是1個標記接口，該接口中沒有任何別的方法，只是作為標記來標明這個類可以合法的使用Object類的clone()方法來產生該實例的1個副本。
除Cloneable接口是標記接口以外還有Serializable接口（用于類啟用其序列化功能，未實現此接口的類將沒法使其任何狀態序列化或反序列化）、RandomAccess接口（List
實現中所使用的標記接口，用來表明其支持快速（通常是固定時間）隨機訪問，從而在將其利用到隨機或連續訪問列表時能提供良好的性能）、Remote接口（Remote 接口用于標識其方法可以從非本地虛擬機上調用的接口。任何遠程對象都必須直接或間接實現此接口。只有在“遠程接口（擴大java.rmi.Remote 的接口）中指定的這些方法才可遠程使用，實現類可以實現任意數量的遠程接口，并且可以擴大其他遠程實現類。RMI
提供1些遠程對象實現可以擴大的有用類，這些類便于遠程對象創建）。
2、原型設計模式的優缺點
優點：在原型模式中，可以動態地添加產品類，而且不會對整天結構產生影響，只是復制了1個對象而已。
缺點：由于原型模式要讓每一個類實現Cloneable 接口，并重寫Object類中的clone()方法，而且原型模式在實現深拷貝的時候需要補充更多的代碼，這無疑增加了1定的代碼量。
3、源代碼
3.1 淺拷貝：如果待拷貝的對象中存在對象類型和援用類型，那末只拷貝對象和援用類型的地址，而是真正拷貝對象和援用中的數據。
package tong.day5_1.dogCase;
import java.util.ArrayList;
/**
* DogClone實現了Cloneable接口，重寫clone()方法，調用父類的clone()拷貝1個對象并返回，Dog類并沒有clone()方法，這是淺拷貝的模式。
* 淺拷貝：基本數據類型確切另外拷貝了1個副本，但是對對象類型和援用類型則只拷貝對象或援用的地址，
* 致使拷貝的對象中的對象類型的援用指向同1個對象，只要有1個修改了，就會影響另外一個對象中的數據。
* @author tong
*
*/
public class ShallowClone {
public static void main(String[] args) {
//拷貝之前數據的值
DogClone dogClone = new DogClone();
System.out.println("原來的dogClone.basicCount="+dogClone.basicCount);
System.out.println("原來的dogClone.dog="+dogClone.dog);
System.out.println("原來的dogClone.arraylist="+dogClone.arrayList);
DogClone dogClone2 = (DogClone) dogClone.clone();
System.out.println("-----------------------");
//對拷貝的對象中的對象類型和援用類型的數據進行變更，則會影響另外一個對象的數據;基本類型是進行值拷貝所以產生另外一個副本，對原數據不會有影響
dogClone2.basicCount = 2;
Dog dog = dogClone2.dog;
dog.changeCount();
dogClone2.arrayList.add("java");
//原對象中的基本數據類型的值不變
System.out.println("后來的dogClone.basicCount="+dogClone.basicCount);
System.out.println("后來的dogClone.dog="+dogClone.dog);
System.out.println("后來的dogClone.arrayList="+dogClone.arrayList);
System.out.println("dogClone2.basicCount="+dogClone2.basicCount);
System.out.println("dogClone2.dog="+dogClone2.dog);
System.out.println("dogClone2.arrayList="+dogClone2.arrayList);
}
}
class Dog{
public int legCount;
public Dog(int legCount) {
this.legCount = legCount;
}
public void changeCount() {
this.legCount +=5;
}
//重寫Dog類的toString()方法，在輸出dog對象時調用該方法
@Override
public String toString() {
return Integer.toString(legCount);
}
}
//DogClone實現了Cloneable接口，只要重寫Object中的clone()便可根據自己的需要拷貝對象
class DogClone implements Cloneable{
//基本數據類型拷貝時會直接拷貝數據值的1個副本，也就是說拷貝后產生的legCount數值和原來被拷貝的值沒有任何關系
public int basicCount;
//Dog對象類型，在使用淺拷貝的時候，拷貝的是棧中對象的地址，而不是對象地址所指向的堆內存的真實數據
public Dog dog = new Dog(5);
//ArrayList援用類型，在淺拷貝時，只拷貝援用的地址，而不是拷貝援用所指向的堆內存中的字符串
public ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
public DogClone() {
basicCount = 4;
arrayList.add("hello");
arrayList.add("world");
}
//重寫了clone()返回1個DogClone類的副本對象
@Override
protected Object clone(){
DogClone dogClone = null;
try {
dogClone = (DogClone) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return dogClone;
}
}
運行結果：
3.2 深拷貝：DogClone實現了Cloneable接口，重寫clone()方法，調用父類的clone()拷貝1個對象，并顯式調用dog對象和arrayList對象的拷貝方法返回該類對象，這樣拷貝產生的對象和原來的對象就互不干擾，相互獨立。
package tong.day5_1.deepClone;
import java.util.ArrayList;
/**
* DogClone實現了Cloneable接口，重寫clone()方法，調用父類的clone()拷貝1個對象，并顯式調用dog對象和arrayList對象的拷貝方法返回該類對象，這是深拷貝的模式。
* 深拷貝：基本數據類型確切另外拷貝了1個副本，但是對對象類型和援用類型則默許的是只拷貝對象或援用的地址，
* 如果想要使這兩種類型也拷貝對象和援用中的數據，那末就需要在重寫的clone()方法中顯式地調用該對象或援用類型的clone()方法。
* 所以我們需要讓Dog類實現Cloneable接口使其具有拷貝能力，ArrayList間接繼承了Object接口，本身就有clone()方法。
* @author tong
*
*/
public class DeepClone {
public static void main(String[] args) {
// 拷貝之前數據的值
DogClone dogClone = new DogClone();
System.out.println("原來的dogClone.basicCount=" + dogClone.basicCount);
System.out.println("原來的dogClone.dog=" + dogClone.dog);
System.out.println("原來的dogClone.arraylist=" + dogClone.arrayList);
DogClone dogClone2 = (DogClone) dogClone.clone();
System.out.println("-----------------------");
// 這里進行的是深拷貝，對拷貝的對象中的對象類型和援用類型的數據進行變更，不會影響另外一個對象的數據;基本類型是進行值拷貝所以產生另外一個副本，對原數據也不會有影響
dogClone2.basicCount = 2;
Dog dog = dogClone2.dog;
dog.changeCount();
dogClone2.arrayList.add("java");
// 原對象中所有數據的值都不變
System.out.println("后來的dogClone.basicCount=" + dogClone.basicCount);
System.out.println("后來的dogClone.dog=" + dogClone.dog);
System.out.println("后來的dogClone.arrayList=" + dogClone.arrayList);
System.out.println("dogClone2.basicCount=" + dogClone2.basicCount);
System.out.println("dogClone2.dog=" + dogClone2.dog);
System.out.println("dogClone2.arrayList=" + dogClone2.arrayList);
}
}
//為了實現深拷貝，我們讓Dog類實現Cloneable接口并重寫該接口中的clone()方法
class Dog implements Cloneable {
public int legCount;
public Dog(int legCount) {
this.legCount = legCount;
}
public void changeCount() {
this.legCount += 5;
}
// 重寫Dog類的toString()方法，在輸出dog對象時調用該方法
@Override
public String toString() {
return Integer.toString(legCount);
}
//重寫clone()方法，使其dog對象具有自我復制的能力
@Override
protected Object clone() {
Dog dog = null;
try {
dog = (Dog) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return dog;
}
}
////為了進行DogClone對象的拷貝，我們讓DogClone類實現Cloneable接口并重寫重寫Object中的clone()方法
class DogClone implements Cloneable {
// 基本數據類型拷貝時會直接拷貝數據值的1個副本，也就是說拷貝后產生的legCount數值和原來被拷貝的值沒有任何關系
public int basicCount;
// Dog對象類型，在使用淺拷貝的時候，拷貝的是棧中對象的地址，而不是對象地址所指向的堆內存的真實數據
public Dog dog = new Dog(5);
// ArrayList援用類型，在淺拷貝時，只拷貝援用的地址，而不是拷貝援用所指向的堆內存中的字符串
public ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
public DogClone() {
basicCount = 4;
arrayList.add("hello");
arrayList.add("world");
}
//重寫了clone()返回1個DogClone類的副本對象
@Override
protected Object clone() {
DogClone dogClone = null;
try {
dogClone = (DogClone) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
//顯式調用dog對象的clone()返回1個dog對象的副本
dogClone.dog = (Dog) dog.clone();
//顯式調用arrayList對象的clone()返回1個arrayList對象的副本
dogClone.arrayList = (ArrayList<String>) arrayList.clone();
return dogClone;
}
}
運行結果：
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