Java设计模式之原型模式与深浅拷贝

概述

原型模式是一种创建型模式,允许用户从一个样板实例中复制出一个内部属性一致的对象,俗称为

克隆

.被复制出来的实例就是我们所称的原型.

多用在创建实例比较复杂或者耗时的情况下,因为复制一个已经存在的实例可以使程序运行更高效.

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。

使用场景

类初始化需要消化非常多的资源，通过原型拷贝避免这些消耗

通过

new

产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限

一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时,保护原始对象.

UML类图

Client : 客户端用户。

Prototype : 抽象类或者接口，声明具备

clone

能力。

ConcretePrototype : 具体的原型类.

原型模式主要用于对象的复制,其原型类(

ConcretePrototype

)想要被复制,需要满足如下条件

实现

Cloneable

接口,此接口相当于

Prototype

角色.

复写

clone

方法.并将其包访问权限修改为

public

的.

Object中的

clone

方法是受保护的,如果一个类实现了

Cloneable

接口,

clone

方法就会返回改对象的逐域拷贝,否则会抛出

CloneNotSupportedException

异常

Cloneable

接口中没有任何方法,它仅仅是一个标记接口,只有实现此接口的对象才能被拷贝。

对象的拷贝

在Java中,如果我们将原始对象的值赋给另一个对象,就是值的传递,如

int a = 1;
int b = a;

如果将引用类型的值赋给另一个对象,则是引用的传递,如

String[] a = new String[5];
String[] b = a;//这里b只是指向了a的引用

浅拷贝

如果我们只是实现了

Cloneable

接口,并简单的使用

super.clone()

来复写

clone

方法的话,那么基本上就是浅拷贝,浅拷贝对于引用类型就如上一样,并不是真正的拷贝.

public class Clone implements Cloneable{
private int mInt;
private ArrayList mList;

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

CloneImpl cloneImpl = new CloneImpl();
//...
try {
Object clone = cloneImpl.clone();

CloneImpl cloneImpl1 = (CloneImpl) clone;
//...
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}

通过日志打印,可以看到源

mList

的值会因为

clone

实例的改变而改变.而

mInt

值不变.

浅拷贝的特点:

对于引用类型,只拷贝其引用

效率高

不能完全做到保护性拷贝

浅拷贝适用于

对象只包含原始数据域或者不可变对象域的时候,提高效率

深拷贝

深拷贝可以做到保护性拷贝,看

ArrayList

的源码,我们发现其实现了

Cloneable

接口,并重写了

clone()

方法.因此,将上述代码修改为如下形式

@Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
CloneImpl2 clone = (CloneImpl2) super.clone();
clone.mList = (ArrayList) mList.clone();

return clone;
}

之后再次执行

clone()

后,这是

clone

实例的改变就不会影响到源对象了

深拷贝的特点:

复写

clone

方法的时候,需要调用属性的

clone

方法

做到

100%

保护性拷贝

比浅拷贝耗时

当对象存在引用类型的属性，要使用深拷贝.为了防止错误的发生,在使用对象拷贝的时候,建议尽量使用深拷贝

注意事项

在

Effective Java

第11条,

要谨慎的覆盖clone

中有这样的描述,

对于任何对象x，表达式

x.clone() != x 将会是 true
x.clone().getClass() == x.getClass() 将会是 true，但不是绝对要求 x.clone().equals(x) 将会是 true，但也不是绝对的要求

拷贝对象会创建一个类新的实例,并会拷贝其内部结构,但是不会调用构造器

原型模式中对象的拷贝是二进制流的拷贝,并不会执行构造函数,因此要在构造函数中做一些额外操作的对象需要注意此问题

因为其忽略了构造函数(包括其访问权限),所以和单例模式是冲突的,因为单例模式将构造函数设为

private

的.

尽量使用深拷贝类防止错误的发生,对于只有值域类型的对象使用浅拷贝

原型模式中的

原型

与

clone

实例通过

equals

和

==

比较返回值都是

false

有些对象的

clone()

方法是直接

new

一个对象,如

Intent

,需要根据创建对象的复杂程度来决定.

对于对象中包含

final

关键字的拷贝无法编译通过

Object

中的

clone()

方法是线程不同步的.在需要线程安全的场景,需要做好同步工作.

对象的拷贝还有其他方式,如序列化接口

Serializable

实例代码

DesignPatterns