[01][01][05] 原型模式详解
2020-10-16 21:54
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1. 定义
指原型实例指定创建对象的种类,并且通过拷贝这些原型创建新的对象
调用者不需要知道任何创建细节,不调用构造函数
2. 适用场景
- 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
- 循环体重生产大量对象时
- Spring 中的 scope 就是使用的原型模式
2.1 痛点问题场景
你一定遇到过大篇幅 getter,setter 赋值的场景.例如这样的代码
public void setParam(ExamPaperVo vo){
ExamPaper examPaper = new ExamPaper();
//试卷主键
examPaper.setExaminationPaperId(vo.getExaminationPaperId());
//剩余时间
curForm.setLeavTime(examPaper.getLeavTime());
//单位主键
curForm.setOrganizationId(examPaper.getOrganizationId());
//考试主键
curForm.setId(examPaper.getId());
//考场主键
curForm.setExamroomId(examPaper.getExamroomId());
//用户主键
curForm.setUserId(examPaper.getUserId());
//专业
curForm.setSpecialtyCode(examPaper.getSpecialtyCode());
//岗位
curForm.setPostionCode(examPaper.getPostionCode());
//等级
curForm.setGradeCode(examPaper.getGradeCode());
//考试开始时间
curForm.setExamStartTime(examPaper.getExamStartTime());
//考试结束时间
curForm.setExamEndTime(examPaper.getExamEndTime());
//单选题重要数量
curForm.setSingleSelectionImpCount(examPaper.getSingleSelectionImpCount());
//多选题重要数量
curForm.setMultiSelectionImpCount(examPaper.getMultiSelectionImpCount());
//判断题重要数量
curForm.setJudgementImpCount(examPaper.getJudgementImpCount());
//考试时间
curForm.setExamTime(examPaper.getExamTime());
//总分
curForm.setFullScore(examPaper.getFullScore());
//及格分
curForm.setPassScore(examPaper.getPassScore());
//学员姓名
curForm.setUserName(examPaper.getUserName());
//分数
curForm.setScore(examPaper.getScore());
//是否及格
curForm.setResult(examPaper.getResult());
curForm.setIsPassed(examPaper.getIsPassed());
//单选答对数量
curForm.setSingleOkCount(examPaper.getSingleOkCount());
//多选答对数量
curForm.setMultiOkCount(examPaper.getMultiOkCount());
//判断答对数量
curForm.setJudgementOkCount(examPaper.getJudgementOkCount());
//提交试卷
service.submit(examPaper);
}
代码非常工整,命名非常规范,注释也写的很全面,大家觉得这样的代码优雅吗?我认为,这样的代码属于纯体力劳动.那么原型模式,能帮助我们解决这样的问题
3. 分类
- 浅克隆:指拷贝对象时仅仅 copy 对象本身和对象中的基本变量,而不拷贝对象包含的引用指向的对象
- 深克隆:不仅 copy 对象本身,而且 copy 对象包含的引用指向的所有对象
3.1 浅克隆实现
原型 prototype 接口
public interface Prototype { Prototype clone();
}需要克隆类
@Data @AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class ConcretePrototypeA implements Prototype {
/**
* 年龄
*/
private int age;
/**
* 姓名
*/
private String name;
/**
* 兴趣爱好
*/
private List hobbies;
@Override
public Prototype clone() {
return new ConcretePrototypeA(this.age, this.name, this.hobbies);
}
}测试类
package com.zhunongyun.toalibaba.designpatterns.prototype.simelp;
import java.util.ArrayList;
public class PrototypeTest {
public static void main(String[] args) {
ConcretePrototypeA concretePrototypeA = new ConcretePrototypeA(18, "test_name", new ArrayList());
ConcretePrototypeA copy = (ConcretePrototypeA) concretePrototypeA.clone();
System.out.println("原对象与克隆对象内存地址对比, 地址是否相同:"
+ (concretePrototypeA == copy));
System.out.println("原对象与克隆对象中引用类型内存地址对比, 地址是否相同:"
+ (concretePrototypeA.getHobbies() == copy.getHobbies()));
}
}
运行结果
从测试结果看出 hobbies 的引用地址是相同的,意味着复制的不是值,而是引用的地址.这样的话,如果我们修改任意一个对象中的属性值,concretePrototype 和 concretePrototypeCone 的 hobbies 值都会改变.这就是我们常说的浅克隆.只是完整复制了值类型数据,没有赋值引用对象
* 浅克隆对于基本数据类型和 String 类型字段会重新申请内存复制数据,克隆对象会指向新的内存地址
* 浅克隆对于引用类型的字段不会重新申请内存,而是把字段的内存地址指向之前原对象字段的内存地址
## 3.2 深克隆
定义一个孙悟空类,拔一根毫毛吹出千万个猴子,每个猴子都有属于自己的金箍棒
通过字节码实现深克隆
* 待克隆类
```java
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class JinGuBang implements Serializable {
private float height = 100;
private float wide = 10;
public void big() {
this.height *= 2;
this.wide *= 2;
}
public void small() {
this.height /= 2;
this.wide /= 2;
}
}
@Data
public class QiTianDaSheng implements Cloneable, Serializable {
private JinGuBang jinGuBang;
private int height;
private int weight;
private Date birthday;
public QiTianDaSheng() {
this.birthday = new Date();
this.jinGuBang = new JinGuBang();
}
@Override
protected Object clone() {
return this.deepClone();
}
public Object deepClone() {
ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = null;
ObjectOutputStream objectOutputStream = null;
ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = null;
ObjectInputStream objectInputStream = null;
// 内存中完成操作,对象读写,是通过字节码直接操作
// 序列化操作类似
try {
byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);
objectOutputStream.writeObject(this);
byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray());
objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);
// 完整的新的对象, new 出来一个新的对象
QiTianDaSheng copy = (QiTianDaSheng) objectInputStream.readObject();
copy.setBirthday(new Date());
return copy;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
} finally {
IOUtils.closeQuietly(objectInputStream);
IOUtils.closeQuietly(byteArrayInputStream);
IOUtils.closeQuietly(objectOutputStream);
IOUtils.closeQuietly(byteArrayOutputStream);
}
}
}
- 测试类
```java
package com.zhunongyun.toalibaba.designpatterns.prototype.deep;
public class DeepCloneTest {
public static void main(String[] args) {
QiTianDaSheng qiTianDaSheng = new QiTianDaSheng();
QiTianDaSheng clone = (QiTianDaSheng) qiTianDaSheng.clone();
System.out.println("深克隆,对象中的引用类型字段 JinGuBang,内存地址是否相同:"
+ (qiTianDaSheng.getJinGuBang() == clone.getJinGuBang()));
}
}
运行结果
# 4. 克隆破坏单例模式
如果我们克隆的目标的对象是单例对象,那意味着,深克隆就会破坏单例.实际上防止克隆破坏单例解决思路非常简单,禁止深克隆便可.要么你我们的单例类不实现 Cloneable 接口;要么我们重写 clone()方法,在 clone 方法中返回单例对象即可,具体代码如下
```java
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return INSTANCE;
}
5. Cloneable 源码分析
Cloneable 是标记型的接口,它们内部都没有方法和属性,实现 Cloneable 来表示该对象能被克隆,能使用 Object.clone()方法
如果没有实现 Cloneable 的类对象调用 clone()就会抛出 CloneNotSupportedException
在 ArrayList 中存在 clone 方法,但属于浅克隆
public Object clone() {
try {
ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn't happen, since we are Cloneable
throw new InternalError(e);
}
}
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