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Java中原型模式的示例分析

这篇文章将为大家详细讲解有关Java中原型模式的示例分析，小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。

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故事

还记得大四那年找工作，无意中我得从网上找到一份相对漂亮的程序员简历模板，然后全班同学开启疯狂的简历拷贝(U盘)。同时也闹出了一个笑话，有几位同学，拷贝过去的简历，内容完全没改，名字都没有改，截止投给面试官(校招面试官)。后来，结果大家也应该能猜出来，大家都去实习了，部分人还在找工作。后面公司面试官和同伴的其他同学反馈：收到一毛一样的简历，好几份，回来大家一聊就知道问题出哪里了，承认了自己拷贝过去完全没改就拿出去投了，害，尴尬的一匹。

把简历拷贝分为为两种：

  • 一种是拷贝简历，然后把信息修改成自己的

  • 另外一种是，拷贝简历，内容什么都不改。

原型模式定义

Specify the kinds of objects to create using a prototype instance ,and create  new objects by coping this prototype

大致意思：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。

原型模式：Prototype Pattern，属于创建型模式。

调用者不需要知道任何创建细节，也不用调用构造方法来创建对象。

使用场景

原型模式有如下使用场景：

  • 类初始化消耗资源较多

  • new产生的一个对象需要非常繁琐的过程(数据准备、访问权限等)

  • 构造函数比较复杂

  • 循环体内生成大量对象时

  • 在Spring中，原型模式应用的非常广泛，例如:scope='prototype'

我们可以将一些getter和setter之类封装成一个工厂方法，然后对于使用的人来说，调用方法就可以了，不需要知道里面的getter和setter是怎么处理的。我们也可以使用JDK提供的实现Cloneable接口，实现快速复制。

创建对象的四种方式：

new、反射、克隆、序列化

实际案例

大家是否有遇到过这种常见，就是项目中规定，不能把与数据库表映射的entity类返回给前端，所以通常返回给前端的有各种O，比如：XxxVO、XxxBO、XxxDTO...

这时候就会出现下面的场景，大家也想已经猜到了。

下面是与数据库表映射的UserEntity实体类。

public class UserEntity {     private Long id;     private String name;     private Integer age;     //....可能还有很多属性     //省略getter setter }

返回给前端或者调用方的UserVO实体类。

public class UserVO {     private Long id;     private String name;     private Integer age;     //....可能还有很多属性     //省略getter setter }

此时，从数据库里查出来的UserEntity需要转换成UserVO，然后再返回给前端(或者调用方)。

public class ObjectConvertUtil {      public static UserVo convertUserEntityToUserVO(UserEntity userEntity) {         if (userEntity == null) {             return null;         }         UserVo userVo = new UserVo();          userVo.setId(userEntity.getId());         userVo.setName(userEntity.getName());         userVo.setAge(userEntity.getAge());          //如果还有更多属性呢？         return userVo;     } }

从这个util类中，我们可以看出，如果一个类的属性有几十个，上百个的，这代码量是不是有点恐怖?

于是，我们通常都会使用一些工具类来处理，比如常见有以下：

BeanUtils.copy(); JSON.parseObject() Guava工具类 .....

这些工具类就用到了原型模式。

通过一个对象，创建一个新的对象。

也把原型模式称之为对象的拷贝、克隆。

其实对象的克隆分浅克隆和深克隆，下面我们就来聊聊浅克隆和深克隆。

  • 浅克隆：创建一个新对象，新对象的属性和原来对象完全相同，对于非基本类型属性，仍指向原来对象的属性所指向的对象的内存地址。

  • 深克隆：创建一个新对象，属性中引用的其他对象也会被克隆，不再指向原有对象地址。

我们先来聊聊浅克隆，都喜欢由浅入深。

浅克隆

比如，我现在相对用户信息User进行克隆，但是User中有用户地址信息UserAddress属性。

以下是代码的实现：

//用户地址信息 public class UserAddress  implements Serializable{     private String province;     private String cityCode;      public UserAddress(String province, String cityCode) {         this.province = province;         this.cityCode = cityCode;     } } //用户信息 public class User implements Cloneable {     private int age;     private String name;     //用户地址信息     private UserAddress userAddress;      //getter setter 省略      @Override     protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {          return super.clone();     } } //测试 public class UserTest {     public static void main(String[] args) throws Exception {         User user = new User();         user.setAge(20);         user.setName("田维常");         UserAddress userAddress = new UserAddress("贵州", "梵净山");         user.setUserAddress(userAddress);          User clone = (User) user.clone();          System.out.println("克隆前后UserAddress比较：" + (user.getUserAddress() == clone.getUserAddress()));     } }

输出结果

克隆前后 UserAddress 比较：true

两个对象属性 UserAddress 指向的是同一个地址。

这就是所谓的浅克隆，只是克隆了对象，对于该对象的非基本类型属性，仍指向原来对象的属性所指向的对象的内存地址。

关系如下：

Java中原型模式的示例分析

深克隆

关于深克隆，我们来用一个很经典的案例，西游记里的孙悟空。一个孙悟空能变成n多个孙悟空，手里都会拿着一个金箍棒。

按照前面的浅克隆，结果就是：孙悟空倒是变成很多孙悟空，但是金箍棒用的是同一根。

深克隆的结果是：孙悟空变成了很多个，金箍棒也变成很多个根。

下面我们用代码来实现：

//猴子，有身高体重和生日 public class Monkey {     public int height;     public int weight;     public Date birthday; }

孙悟空也是猴子，兵器 孙悟空有个金箍棒：

import java.io.Serializable; //孙悟空的金箍棒 public class JinGuBang implements Serializable{     public float  h=100;     public float  d=10;     //金箍棒变大     public void big(){         this.h *=10;         this.d *=10;     }     //金箍棒变小     public void small(){         this.h /=10;         this.d /=10;     } }

齐天大圣孙悟空：

import java.io.*; import java.util.Date;  //孙悟空有七十二变,拔猴毛生成一个金箍棒 //使用JDK的克隆机制， //实现Cloneable并重写clone方法 public class QiTianDaSheng extends Monkey implements Cloneable, Serializable {      public JinGuBang jinGuBang;      public QiTianDaSheng() {         this.birthday = new Date();         this.jinGuBang = new JinGuBang();     }      @Override     protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {         return this.deepClone();     }      //深克隆     public QiTianDaSheng deepClone() {         try {             //内存中操作完成、对象读写，是通过字节码直接操作             //与序列化操作类似             ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();             ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);             oos.writeObject(this);              ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());             ObjectInputStream bis = new ObjectInputStream(bais);              //完成一个新的对象,底层是使用new创建的一个对象             //详情可以了解readObject方法             QiTianDaSheng qiTianDaSheng = (QiTianDaSheng) bis.readObject();             //每个猴子的生日不一样，所以每次拷贝的时候，把生日改一下             qiTianDaSheng.birthday = new Date();             return qiTianDaSheng;         } catch (Exception ex) {             ex.printStackTrace();             return null;         }     }      //浅克隆，就是简单的赋值     public QiTianDaSheng shalllowClone(QiTianDaSheng target) {         QiTianDaSheng qiTianDaSheng = new QiTianDaSheng();         qiTianDaSheng.height = target.height;         qiTianDaSheng.weight = target.weight;          qiTianDaSheng.jinGuBang = target.jinGuBang;         qiTianDaSheng.birthday = new Date();         return qiTianDaSheng;      } }

接着我们就来测试一下：

public class DeepCloneTest {     public static void main(String[] args) {         QiTianDaSheng qiTianDaSheng = new QiTianDaSheng();         try {             QiTianDaSheng newObject = (QiTianDaSheng) qiTianDaSheng.clone();             System.out.print("深克隆后 ");             System.out.println("金箍棒是否一直：" + (qiTianDaSheng.jinGuBang == newObject.jinGuBang));                      } catch (Exception ex) {             ex.printStackTrace();         }                  QiTianDaSheng newObject=qiTianDaSheng.shalllowClone(qiTianDaSheng);         System.out.print("浅克隆后 ");         System.out.println("金箍棒是否一直：" + (qiTianDaSheng.jinGuBang == newObject.jinGuBang));     } }

输出结果为：

深克隆后 金箍棒是否一直：false  浅克隆后 金箍棒是否一直：true

结论

深克隆后每个孙悟空都有自己的金箍棒，而浅克隆后每个孙悟空用的金箍棒实质上还是同一根。

Java中原型模式的示例分析

总结

切记：深和浅，指的是克隆对象里的属性(引用类型)是否指向同一个内存地址。

为了更深刻的理解深克隆和浅克隆，我们回答文中的简历拷贝的故事。

  • 深拷贝：拷贝一份简历，然后对简历中的信息进行修改成自己的

  • 浅拷贝：拷贝一份简历，简历内容完全不变

优点：

  • Java 原型模式基于内存二进制流复制，比直接 new 的性能会更好一些。

  • 可以利用深克隆保存对象状态，存一份旧的(克隆出来)，在对其修改，可以充当一个撤销功能。

缺点：

  • 需要配置 clone 方法，改造时需要对已有类进行修改，违背 “开闭原则”。

  • 如果对象间存在多重嵌套引用时，每一层都需要实现克隆。

我们从原型模式的定义，使用场景，真实案例、浅克隆、深克隆、优缺点等方面，对原型模式进行了一个全面的讲解。

关于“Java中原型模式的示例分析”这篇文章就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，使各位可以学到更多知识，如果觉得文章不错，请把它分享出去让更多的人看到。


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