设计模式——原型模式

设计模式------原型模式

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介绍

原型模式(Prototype Pattern)是一种创建型设计模式,它通过复制现有的实例来创建新的对象,而不是通过 new 操作符来创建对象。原型模式的核心思想是通过"复制"已有对象来创建新对象,而不是从头开始构建。这样能够提高系统的性能,尤其是在需要创建多个相似对象时,可以通过克隆现有对象来减少创建的成本。

实现

原型模式的结构

  1. 抽象原型类 (Prototype):定义一个接口,声明克隆自身的方法,一般是 clone() 方法。
  2. 具体原型类 (ConcretePrototype):实现 Prototype 接口并且提供克隆自身的功能。
  3. 客户端 (Client):使用 Prototype 来获取新对象,而无需直接创建对象。

工作流程

  1. 创建原型:首先创建一个"原型"对象,这是你希望克隆的对象。
  2. 克隆原型 :通过调用 clone() 方法,创建一个原型的副本。
  3. 使用克隆对象:获得克隆对象并进行操作,原型模式会保证新对象与原对象的相似性。

示例代码:

Java中的Object类中提供了 clone() 方法来实现浅克隆。

实现了Cloneable接口的子实现类就是具体的原型类

java 复制代码
public class Model implements Cloneable {
    public Model() {
        System.out.println("具体的原型对象创建完成!");
    }

    @Override
    protected Model clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具体原型复制成功!");
        return (Model) super.clone();
    }
}

测试代码:

java 复制代码
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
    Model model=new Model();
    Model clone = model.clone();
    System.out.println(model==clone);
}

看到输出结果为

可见,其底层并不是直接通过调用构造函数来实现对象的克隆

原型模式的优缺点

优点

  1. 性能优化:在需要大量创建相似对象的情况下,原型模式可以避免重复创建对象,减少性能开销。
  2. 避免重复代码:通过克隆原型对象,可以避免重复的代码,因为不需要重新实例化对象。
  3. 灵活性:原型模式让你可以根据已有对象的状态来创建新对象,而不需要依赖于复杂的构造函数。

缺点

  1. 复杂性增加:如果对象的构建过程过于复杂,或者对象之间存在较多的依赖关系,使用原型模式可能导致代码结构复杂化。
  2. 克隆深度问题 :如果对象中包含引用类型的成员变量,简单的浅拷贝(clone() 方法通常是浅拷贝)可能会导致引用共享问题,从而影响系统的稳定性。
  3. 依赖于 clone() 方法 :要求所有类都实现 clone() 方法,这在某些情况下可能不方便。

补充一下 浅拷贝与深拷贝

浅拷贝:拷贝对象时,原对象和新对象中的引用类型成员变量指向同一个内存地址(引用共享)

深拷贝:拷贝对象时,原对象和新对象中的引用类型成员变量指向不同的内存地址,即完全复制对象的所有成员

简单解释一下:

浅拷贝 ,对于基本数据类型直接进行拷贝,而对于引用数据类型,直接拷贝原来该引用数据类型对应对象的内存地址,并不是重新创建一个新对象
深拷贝 ,对于基本数据类型直接进行拷贝,而对于引用数据类型,重新开辟内存空间并实例化一个新对象,总的来说深拷贝就是完全复制对象的所有成员

原型模式使用场景

原型模式适用于以下情况:

  1. 创建对象代价较大:当创建一个对象非常复杂或者消耗大量资源时,使用已有的对象进行克隆可以大大提高效率。
  2. 需要大量相似对象:如果需要创建的对象有很多相似的部分,可以通过原型模式来进行克隆。
  3. 对象初始化时带有复杂状态:某些对象初始化时可能需要进行繁杂的计算或从外部资源加载数据,原型模式可以通过克隆来避免重复的初始化过程。

总结

原型模式通过提供一种原型实例,并通过克隆来创建新对象,避免了多次创建相似对象的过程。它能够提高系统的性能,尤其是在对象创建成本较高或相似对象较多时。

不过在使用的时候一定要注意浅克隆深克隆的问题。

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