公众号有同学留言设计模式,才发现好久没有写设计模式了。关于创建型设计模式只差原型模式没写了,这一篇就来填补这个空缺。
定义:用原型实例指定创建对象的种类,并通过拷贝这些原型创建新的对象。
在原型模式中有如下角色:
需要注意的是,Prototype通常是不用自己定义的,因为拷贝这个操作十分常用,Java中就提供了Cloneable接口来支持拷贝操作,它就是原型模式中的Prototype。当然,原型模式也未必非得去实现Cloneable接口,也有其他的实现方式。
原型模式的核心是clone方法,通过该方法进行拷贝,这里举一个名片拷贝的例子。 现在已经流行电子名片了,只要扫一下就可以将名片拷贝到自己的名片库中, 我们先实现名片类。
BusinessCard类实现了Cloneable接口,它是一个标识接口,表示这个对象是可拷贝的,只要重写clone方法就可以实现拷贝。如果实现了Cloneable接口却没有重写clone方法就会报错。需要注意的是,clone方法不是在Cloneable接口中定义的(Cloneable接口中没有定义任何方法),而是在Object中定义的。
除了第一个名片,其他两个名片都是通过clone方法得到的,需要注意的是,clone方法并不会执行cloneCard1和cloneCard2的构造函数,运行结果为: 执行构造函数BusinessCard name:钱三 company:阿里 name:赵四 company:百度 name:孙五 company:腾讯
原型模式涉及到浅拷贝和深拷贝的知识点,为了更好的理解它们,还需要举一些例子。
上述的例子中,BusinessCard的字段都是String类型的,如果字段是引用的类型的,会出现什么情况呢?如下所示。
我们定义了DeepBusinessCard 类,它的字段company是引用类型的,Company类如下所示。
在客户端使用DeepBusinessCard:
运行结果为: name:钱三 company:腾讯-address-北京中关村 name:赵四 company:腾讯-address-北京中关村 name:孙五 company:腾讯-address-北京中关村
从结果可以看出company字段为最后设置的”腾讯”、”北京中关村”。这是因为Object类提供的clone方法,不会拷贝对象中的内部数组和引用对象,导致它们仍旧指向原来对象的内部元素地址,这种拷贝叫做浅拷贝。 company字段是引用类型,businessCard被拷贝后,company字段仍旧指向原来的businessCard对象的company字段的地址。这样我们每次设置company字段,都会覆盖上一次设置的值,最终留下的就是最后一次设置的值:”腾讯”、”北京中关村”。 引用关系如下图所示。
这样的引用关系显然不符合需求,有多个对象可以修改company,我们应该将引用关系改为如下形式:
拷贝businessCard对象的同时,也将它内部的引用对象company进行拷贝,使得每个拷贝的对象之间无任何关联,都指向了自身对应的company,这种拷贝就是深拷贝。
首先需要修改Company类,如下所示。
为了实现Company类能被拷贝,Company类也需要实现Cloneable接口并且覆写clone方法。接着修改DeepBusinessCard的clone方法:
在注释1处增加了对company字段的拷贝处理。最后在客户端调用,输出的结果为: name:钱三 company:阿里-address-北京望京 name:赵四 company:百度-address-北京西二旗 name:孙五 company:腾讯-address-北京中关村
原型模式是在内存中二进制流的拷贝,要比new一个对象的性能要好,特别是需要产生大量对象时。
直接在内存中拷贝,构造函数是不会执行的,这样就减少了约束,这既是优点也是缺点,需要在实际应用中去考量。
参考资料 《大话设计模式》 《设计模式之禅》 《Android源码设计模式解析与实战》