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Java设计模式之原型模式怎么实现

发布时间:2022-09-05 09:44:48 来源:亿速云 阅读:144 作者:iii 栏目:开发技术

这篇“Java设计模式之原型模式怎么实现”文章的知识点大部分人都不太理解,所以小编给大家总结了以下内容,内容详细,步骤清晰,具有一定的借鉴价值,希望大家阅读完这篇文章能有所收获,下面我们一起来看看这篇“Java设计模式之原型模式怎么实现”文章吧。

    定义

    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。

    原型模式其实就是从一个对象在创建另外一个可定制的对象,不需要知道任何创建的细节

    Java设计模式之原型模式怎么实现

    解决的问题

    在运行期建立和删除原型。

    经常用于:

    类初始化消耗资源较多

    构造函数比较复杂

    核心要点

    1.实现cloneable 接口,重写Object的clone方法

    2.利用已有的一个原型对象,快速地生成和原型对象一样的实例。

    类图

    Java设计模式之原型模式怎么实现

    浅复制与深复制的区别

    浅复制:基本数据类型进行值传递、引用数据类型的指针仍是指向原来的对象(成员变量)。

    深复制:基本数据类型进行值传递、引用数据类型开辟新的内存空间。

    代码实现

    需求:实现克隆羊

    有一头羊,需要经过赋值再克隆出两头。

    未使用设计模式

    /**
     * 克隆羊类
     *
     * @author Promsing(张有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 14:51
     */
    public class Sheep {
    
        private String name;
    
        private Integer age;
    
        private String color;
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public Integer getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
    
        public String getColor() {
            return color;
        }
    
        public void setColor(String color) {
            this.color = color;
        }
    
        public Sheep() {
        }
    
        public Sheep(String name, Integer age, String color) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.color = color;
        }
    }

    Main方法

    /**
     * 
     * 传统模式
     * @author Promsing(张有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 14:47
     */
    public class Client {
    
        public static void main(String[] args) {
            //小羊
            Sheep sheep=new Sheep("小红",8,"红色");
            //克隆羊
            Sheep sheep2=sheep;
            Sheep sheep3=sheep;
    
            System.out.println("通过赋值,指针还是指向sheep");
            System.out.println(sheep);
            System.out.println(sheep2);
            System.out.println(sheep3);
            
        }
    
    }
    
    //通过赋值,指针还是指向sheep
    //com.promsing.creational.prototype.type1.Sheep@1b6d3586
    //com.promsing.creational.prototype.type1.Sheep@1b6d3586
    //com.promsing.creational.prototype.type1.Sheep@1b6d3586

    实现Cloneable接口

    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。

    实现Cloneable默认是浅复制

    /**
     * 克隆羊
     *
     * @author Promsing(张有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 14:53
     */
    public class Sheep implements Cloneable {
    
        private String name;
    
        private Integer age;
    
        private String color;
    
        /**
         * 羊的朋友
         */
        private Sheep friend;
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public Integer getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
    
        public String getColor() {
            return color;
        }
    
        public void setColor(String color) {
            this.color = color;
        }
    
        public Sheep() {
        }
    
        public Sheep getFriend() {
            return friend;
        }
    
        public void setFriend(Sheep friend) {
            this.friend = friend;
        }
    
        public Sheep(String name, Integer age, String color) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.color = color;
        }
    
    
        /**
         * 克隆该实例,调用object.clone的方法
         * @return
         */
        @Override
        protected Sheep clone() {
    
            Sheep sheep = null;
            try {
                sheep = (Sheep) super.clone();
    
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                System.out.println(e.getMessage());
                e.printStackTrace();
            }
            return sheep;
        }
    }

    Main方法

    /**
     * 浅复制:浅复制:基本数据类型进行值传递、引用数据类型的指针仍是指向原来的对象(成员变量)。
     */
    public class ShallowClient {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            Sheep sheep=new Sheep("小红",9,"红色");
            sheep.setFriend(new Sheep("小黑",10,"黑色"));
            Sheep sheep1 = sheep.clone();//开辟了新的空间
            Sheep sheep2 = sheep.clone();
    
            //浅复制
            System.out.println("原型羊"+sheep);
            System.out.println("克隆羊"+sheep1+"-朋友羊-"+sheep1.getFriend());
            System.out.println("克隆羊"+sheep2+"-朋友羊-"+sheep2.getFriend());
            
    //原型羊com.promsing.creational.prototype.type3.Sheep@1b6d3586
    //克隆羊com.promsing.creational.prototype.type3.Sheep@4554617c-朋友羊-com.promsing.creational.prototype.type3.Sheep@74a14482
    //克隆羊com.promsing.creational.prototype.type3.Sheep@1540e19d-朋友羊-com.promsing.creational.prototype.type3.Sheep@74a14482
    
    
        }
    
    }

    一定要实现接口cloneable 否则报错:

    Exception in thread "main" java.lang.CloneNotSupportedException: com.promsing.creational.prototype.type4.Sheep
        at java.lang.Object.clone(Native Method)
        at com.promsing.creational.prototype.type4.Sheep.clone(Sheep.java:76)
        at com.promsing.creational.prototype.type4.DeepClient.main(DeepClient.java:14)

    深复制-重写clone

    羊类、房子类都需要实现Cloneable接口

    房子类

    /**
     * 房子类
     *
     * @author Promsing(张有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 15:27
     */
    public class House implements Cloneable {
    
        //地址
        private String address;
    
        //尺寸
        private Integer size;
    
        public String getAddress() {
            return address;
        }
    
        public void setAddress(String address) {
            this.address = address;
        }
    
        public Integer getSize() {
            return size;
        }
    
        public void setSize(Integer size) {
            this.size = size;
        }
    
    
        /**
         * 克隆的方法
         * @return
         * @throws CloneNotSupportedException
         */
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return super.clone();
        }
    }

    羊类

    /**
     * 克隆羊-深拷贝
     *
     * @author Promsing(张有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 15:26
     */
    public class Sheep implements  Cloneable {
    
        private String name;
    
        private Integer age;
    
        private String color;
    
        /**
         * 羊的房子:引用类型
         */
        private House house;
    
        public House getHouse() {
            return house;
        }
    
        public void setHouse(House house) {
            this.house = house;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public Integer getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
    
        public String getColor() {
            return color;
        }
    
        public void setColor(String color) {
            this.color = color;
        }
    
        public Sheep() {
        }
    
    
        public Sheep(String name, Integer age, String color) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.color = color;
        }
    
        /**
         * 克隆该实例,调用object,clone的方法
         *
         * @return
         * @throws CloneNotSupportedException
         */
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
    
            //对基本数据类型进行处理
            Sheep deep = null;
            deep = (Sheep) super.clone();
    
            //对引用类型进行处理
            //进行再次克隆
            House clone = (House) deep.getHouse().clone();
            deep.setHouse(clone);
    
            return deep;
        }
    
       
    }

    Main

    /**
     * 深复制:羊类、房子类都需要重写clone的接口,比较麻烦。不符合开闭
     *
     * @author Promsing(张有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 15:38
     */
    public class DeepClient {
    
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
            Sheep sheep=new Sheep("黑",90,"heisee");
            sheep.setHouse(new House());
            Sheep clone = (Sheep)sheep.clone();
            System.out.println("原本的对象");
            System.out.println(sheep);
            System.out.println(sheep.getHouse());
            System.out.println("克隆的对象");
            System.out.println(clone);
            System.out.println(clone.getHouse());
            
            
            //开辟了新的内存空间
            //原本的对象
            //com.promsing.creational.prototype.type4.Sheep@1b6d3586
            //com.promsing.creational.prototype.type4.House@4554617c
            //克隆的对象
            //com.promsing.creational.prototype.type4.Sheep@74a14482
            //com.promsing.creational.prototype.type4.House@1540e19d
        }
    
    }

    深复制-通过对象序列化实现(推荐)

    羊类、房子类都需要实现Serializable接口。注意这里可以不实现Cloneable了。

    房子类

    /**
     * 房子类
     *
     * @author Promsing(张有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 15:27
     */
    public class House implements Serializable{
    
        //地址
        private String address;
    
        //尺寸
        private Integer size;
    
        public String getAddress() {
            return address;
        }
    
        public void setAddress(String address) {
            this.address = address;
        }
    
        public Integer getSize() {
            return size;
        }
    
        public void setSize(Integer size) {
            this.size = size;
        }
    
    }

    羊类

    /**
     * 克隆羊-深拷贝
     *
     * @author Promsing(张有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 15:26
     */
    public class Sheep implements Serializable {
    
        private String name;
    
        private Integer age;
    
        private String color;
    
        /**
         * 羊的房子:引用类型
         */
        private House house;
    
        public House getHouse() {
            return house;
        }
    
        public void setHouse(House house) {
            this.house = house;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public Integer getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
    
        public String getColor() {
            return color;
        }
    
        public void setColor(String color) {
            this.color = color;
        }
    
        public Sheep() {
        }
    
    
        public Sheep(String name, Integer age, String color) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.color = color;
        }
    
     
        /**
         * 序列化的方式:进行深复制
         * 写着麻烦:用着简单。支持开闭原则
         * @return
         */
        public Object deepClone() {
    
            //创建流对象
            ByteArrayOutputStream bos = null;
            ObjectOutputStream oos = null;
            ByteArrayInputStream bis = null;
            ObjectInputStream ois = null;
    
            try {
    
                //序列化
                bos = new ByteArrayOutputStream();
                oos = new ObjectOutputStream(bos);
                oos.writeObject(this); //当前这个对象以对象流的方式输出
    
                //反序列化
                bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
                ois = new ObjectInputStream(bis);
                Sheep copyObj = (Sheep) ois.readObject();
    
                return copyObj;
    
            } catch (Exception e) {
                // TODO: handle exception
                e.printStackTrace();
                return null;
            } finally {
                //关闭流
                try {
                    bos.close();
                    oos.close();
                    bis.close();
                    ois.close();
                } catch (Exception e2) {
                    // TODO: handle exception
                    System.out.println(e2.getMessage());
                }
            }
    
        }
    }

    Main

    /**
     * 深复制
     *
     * @author Promsing(张有博)
     * @version 1.0.0
     * @since 2022/9/3 - 15:38
     */
    public class DeepClient {
    
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
            Sheep sheep=new Sheep("黑",90,"heisee");
            sheep.setHouse(new House());
            Sheep clone = (Sheep)sheep.deepClone();
            System.out.println("原本的对象");
            System.out.println(sheep);
            System.out.println(sheep.getHouse());
            System.out.println("克隆的对象");
            System.out.println(clone);
            System.out.println(clone.getHouse());
        }
    
    }

    拓展

    Spring使用原型模式:@scope(“prototype”)

    public static void main(String[] args) throws IOException {
          //new一个容器
        AnnotationConfigWebApplicationContext context =
            new AnnotationConfigWebApplicationContext();
        System.out.println("run success");
    
        OrderService bean = context.getBean(OrderService.class);
    }
    
    //根据getBean点进去
    public <T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException {
    		assertBeanFactoryActive();
    		return getBeanFactory().getBean(requiredType);
    }
    
    public Object getBean(String name) throws BeansException {
    		return doGetBean(name, null, null, false);
    }

    后续走到了。AbstractBeanFactory类中的doGetBean方法中里边代码做判断mbd.isPrototype()

    protected <T> T doGetBean(
    			String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly)
    			throws BeansException {
    
    		String beanName = transformedBeanName(name);
    		Object bean;
    
    		// Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
    		Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
    		if (sharedInstance != null && args == null) {
    			//代码省略~~~~
    		}
    
    		else {
    			//代码省略~~~~
    
    			
    			try {
    				//代码省略~~~~
                    
    				// Create bean instance.
                    //判断是否是单例
    				if (mbd.isSingleton()) {
    					sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
    						try {
    							return createBean(beanName, mbd, args);
    						}
    						catch (BeansException ex) {
    							
    							destroySingleton(beanName);
    							throw ex;
    						}
    					});
    					bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
    				}
                    //判断是否是多例(原型)
                    //这里会创建一个新的对象
    				else if (mbd.isPrototype()) {
    					// It's a prototype -> create a new instance.
    					Object prototypeInstance = null;
    					try {
    						beforePrototypeCreation(beanName);
    						prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
    					}
    					finally {
    						afterPrototypeCreation(beanName);
    					}
    					bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
    				}
    
    				else {
    					//代码省略~~~~
    				}
    			}
    			catch (BeansException ex) {
    				cleanupAfterBeanCreationFailure(beanName);
    				throw ex;
    			}
    		}
    
    		//代码省略~~~~
    		}
    		return (T) bean;
    	}

    ArrayList实现了Cloneable接口

    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);
        }
    }

    以上就是关于“Java设计模式之原型模式怎么实现”这篇文章的内容,相信大家都有了一定的了解,希望小编分享的内容对大家有帮助,若想了解更多相关的知识内容,请关注亿速云行业资讯频道。

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