设计模式之原型模式

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前言

一个月更新一片博客哈,又来坚持了~

之前给大家介绍了单例模式,这次在给大家介绍一个简单的创建形的模式-原型模式

原型模式的定义

原型模式(Prototype Pattern):使用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。原型模式是一种对象创建型模式。

我们看到这段的介绍,其实概括起来就是复制一摸一样的对象,这就是这个模型要做的事情啦~

再看一下原型模式的类图:

从上图中可以看到,原型模式的UML类图主要角色就三个:Client 、 Prototype 和 Concrete Ptrototype

  • Prototype(抽象原型类):它是声明克隆方法的接口,是所有具体原型类的公共父类,可以是抽象类也可以是接口,甚至还可以是具体实现类。

  • ConcretePrototype(具体原型类):它实现在抽象原型类中声明的克隆方法,在克隆方法中返回自己的一个克隆对象。

  • Client(客户类):让一个原型对象克隆自身从而创建一个新的对象,在客户类中只需要直接实例化或通过工厂方法等方式创建一个原型对象,再通过调用该对象的克隆方法即可得到多个相同的对象。由于客户类针对抽象原型类Prototype编程,因此用户可以根据需要选择具体原型类,系统具有较好的可扩展性,增加或更换具体原型类都很方便。

从上面我们可以看到原型模式的两个核心:

  1. 需要实现抽象原型类的方法
  2. 需要自身实现克隆

原型模式的简单实现

Java中所有的类都继承Object类,我们进入Object可以看到,其内有一个clone()方法,可以将一个java对象复制一份,如图:

所以,我们使用的时只需要实现一个标识接口Cloneable,表示这个Java类支持被复制。具体实现如下代码:

以上就是实现原型模式的代码,相对还是比较简单的~

我们可以看到要想获得一份对象的拷贝,可以利用Object的clone方法

(1) 在派生类中覆盖基类的clone()方法,并声明为public;

(2) 在派生类的clone()方法中,调用super.clone();

(3) 派生类需实现Cloneable接口。

说到拷贝对象,就要提到深拷贝和前拷贝了,深拷贝也就是解决我们克隆的对象里还有对象这种情况。 解决的办法就是重写clone,在调用子类的克隆,即可以深拷贝。

那么在这里我们就能看出原型模式的缺点

原型模式的缺点

  • 需要为每一个类配备一个克隆方法,而且该克隆方法位于一个类的内部,当对已有的类进行改造时,需要修改源代码,违背了“开闭原则”。
  • 在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码,而且当对象之间存在多重的嵌套引用时,为了实现深克隆,每一层对象对应的类都必须支持深克隆,实现起来可能会比较麻烦。

原型模式的优点

  • 当创建新的对象实例较为复杂时,使用原型模式可以简化对象的创建过程,通过复制一个已有实例可以提高新实例的创建效率。
  • 扩展性较好,由于在原型模式中提供了抽象原型类,在客户端可以针对抽象原型类进行编程,而将具体原型类写在配置文件中,增加或减少产品类对原有系统都没有任何影响。

原型模式的适用场景

  • 创建新对象成本较大(如初始化需要占用较长的时间,占用太多的CPU资源或网络资源),新的对象可以通过原型模式对已有对象进行复制来获得,如果是相似对象,则可以对其成员变量稍作修改。
  • 如果系统要保存对象的状态,而对象的状态变化很小,或者对象本身占用内存较少时,可以使用原型模式配合备忘录模式来实现。

总结

以上原型模式基本给大家介绍完了,在这里在强调一下哈,其实,调用clone()构造对象时并不一定比new快,使用clone()还是new来创建对象需要根据构造对象的成本来决定,如果对象的构造成本比较高或者构造比较麻烦,那么使用clone()的效率比较高,否则使用new。所以也不是一味的为了使用原型而使用原型模式哈~