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原型模式(創建型)

2022-09-27 09:00:01 軟體設計

原型模式

介紹

定義:用一個已經創建的實體作為原型,通過復制該原型物件來創建一個和原型物件相同的新物件,

簡單理解,就是當需要創建一個指定的物件時,我們剛好有一個這樣的物件,但是又不能直接使用,我會clone一個一模一樣的新物件來使用,這就是原型模式,關鍵字:Clone

原型模式分為“深拷貝”和“淺拷貝”,

深拷貝:創建一個新物件,物件的屬性中參考的其他物件也會被克隆,不再指向原有物件地址;

淺拷貝:創建一個新物件,新物件的屬性和原來物件完全相同,對于非基本型別屬性(參考型別),仍指向原有屬性所指向的物件的記憶體地址,

原型模式包含以下角色:

  • 抽象原型類: 規定了具體原型物件必須實作的 clone() 方法;
  • 具體原型類:實作抽象原型類的 clone() 方法,它是可被復制的物件;
  • 訪問類:使用具體原型類中的 clone() 方法來復制新的物件;

Java中的 Object 類中提供了 clone() 方法來實作淺拷貝, Cloneable 介面是抽象原型類,而實作了Cloneable介面的子實作類就是具體的原型類,

public class Prototype implements Cloneable {	// 具體原型類
    public Prototype() {
        System.out.println("具體的原型物件創建完成");
    }

    @Override
    protected Prototype clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具體原型復制成功!");
        return (Prototype) super.clone();
    }
}

public class PrototypeTest {	// 測驗類
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Prototype p1 = new Prototype();
        Prototype p2 = p1.clone();

        System.out.println("物件p1和p2是同一個物件?" + (p1 == p2));	// false
    }
}

再舉個例子

現在正是秋招,投遞簡歷會受到筆試的郵件,同一家公司發送的郵件內容除了名字不同,其他都相同,可以使用原型模式復制多個候選人郵件出來,

public class EmailPrototype implements Cloneable {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public void show() {
        System.out.println(name + "同學:您好!非常高興邀請您參加本公司2023校園招聘在線考試,希望您能按時完成!");
    }

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

    // 測驗類
    static class EmailPrototypeTest {
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
            EmailPrototype ep1 = new EmailPrototype();
            ep1.setName("張三");
            // 復制郵件
            EmailPrototype ep2 = ep1.clone();
            ep2.setName("李四");

            ep1.show();
            ep2.show();
        }
    }
}

// 運行結果:
張三同學:您好!非常高興邀請您參加本公司2023校園招聘在線考試,希望您能按時完成!
李四同學:您好!非常高興邀請您參加本公司2023校園招聘在線考試,希望您能按時完成!

注意點:如果具體原型類沒有實作 Cloneable 介面,運行時會報例外,

使用場景:

  • 如果物件的創建非常復雜,可以使用原型模式快捷的創建物件;
  • 性能和安全要求比較高時;

(深淺拷貝)

將上面例子中屬性 name 改成 Student 型別的屬性,代碼如下:

public class EmailPrototype2 implements Cloneable {
    // 學生類
    static class Student {
        private String name;
        private String university;
		
        // 省略 get set 方法

        public Student(String name, String university) {
            this.name = name;
            this.university = university;
        }
    }
	
    private Student stu;

    public EmailPrototype2(Student stu) {
        this.stu = stu;
    }

    public Student getStu() {
        return stu;
    }

    public void setStu(Student stu) {
        this.stu = stu;
    }

    public void show() {
        System.out.printf("來自%s的%s同學:您好!非常高興邀請您參加本公司2023校園招聘在線考試,希望您能按時完成!%n", stu.getUniversity(), stu.getName());
    }

    @Override
    protected EmailPrototype2 clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (EmailPrototype2) super.clone();
    }
	// 測驗方法
    static class EmailPrototype2Test {
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
            Student stu1 = new Student("張三", "北京大學");
            EmailPrototype2 e1 = new EmailPrototype2(stu1);

            EmailPrototype2 e2 = e1.clone();
            Student stu2 = e2.getStu();
            stu2.setName("李四");
            System.out.println("stu1和stu2是同一個物件?" + (stu2 == stu1));

            e1.show();
            e2.show();
        }
    }
}

// 運行結果
stu1和stu2是同一個物件?true
來自北京大學的李四同學:您好!非常高興邀請您參加本公司2023校園招聘在線考試,希望您能按時完成!
來自北京大學的李四同學:您好!非常高興邀請您參加本公司2023校園招聘在線考試,希望您能按時完成!

分析:e2參考物件是由e1拷貝來的,然后修改stu2中的name屬性為李四,發現stu1也改了,說明stu1和stu2指向的是同一塊堆記憶體(同一物件),這就是淺拷貝的效果,

但是這種場景下需要使用深拷貝,當前類和屬性類都要實作 Cloneable 介面,代碼如下:

public class EmailPrototype2 implements Cloneable {
    // 學生類
    static class Student implements Cloneable {
        private String name;
        private String university;

        // 省略 get set 方法

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

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

    private Student stu;

    public EmailPrototype2(Student stu) {
        this.stu = stu;
    }

    public Student getStu() {
        return stu;
    }

    public void setStu(Student stu) {
        this.stu = stu;
    }

    void show() {
        System.out.printf("來自%s的%s同學:您好!非常高興邀請您參加本公司2023校園招聘在線考試,希望您能按時完成!%n", stu.getUniversity(), stu.getName());
    }

    @Override
    protected EmailPrototype2 clone() throws CloneNotSupportedException {
        EmailPrototype2 ep = (EmailPrototype2) super.clone();
        ep.setStu(ep.getStu().clone());		// 實作深拷貝這句很關鍵
        return ep;
    }

    static class EmailPrototype2Test {
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
            Student stu1 = new Student("張三", "北京大學");
            EmailPrototype2 e1 = new EmailPrototype2(stu1);

            EmailPrototype2 e2 = e1.clone();
            Student stu2 = e2.getStu();
            stu2.setName("李四");
            System.out.println("stu1和stu2是同一個物件?" + (stu2 == stu1));

            e1.show();
            e2.show();
        }
    }
}
// 運行結果:
stu1和stu2是同一個物件?false
來自北京大學的張三同學:您好!非常高興邀請您參加本公司2023校園招聘在線考試,希望您能按時完成!
來自北京大學的李四同學:您好!非常高興邀請您參加本公司2023校園招聘在線考試,希望您能按時完成!

改動的地方有以下幾點:

  1. 屬性類Student 也要實作 Cloneable 介面,并重寫 clone() 方法;
  2. 郵件類 EmailPrototype2 中重寫的 clone() 方法中,要對 Student 型別的屬性進行克隆;

總結

原型模式的本質就是clone,可以解決構建復雜物件的資源消耗問題,能在某些場景中提升構建物件的效率

參考

(140條訊息) 23 種設計模式詳解(全23種)_鬼滅之刃的博客-CSDN博客_設計模式

https://www.bilibili.com/video/BV1Np4y1z7BU

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/509643.html

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