[01][01][05] 原型模式詳解

時間 2020-10-17

標籤 java app ide 函數源碼分析測試 this prototype code 欄目 Java 简体版

原文原文鏈接

1. 定義

指原型實例指定建立對象的種類,而且經過拷貝這些原型建立新的對象java

調用者不須要知道任何建立細節,不調用構造函數app

2. 適用場景

類初始化消耗資源較多
new 產生的一個對象須要很是繁瑣的過程(數據準備,訪問權限等)
構造函數比較複雜
循環體重生產大量對象時
Spring 中的 scope 就是使用的原型模式

2.1 痛點問題場景

你必定遇到過大篇幅 getter,setter 賦值的場景.例如這樣的代碼ide

public void setParam(ExamPaperVo vo){
    ExamPaper examPaper = new ExamPaper();
    //試卷主鍵
    examPaper.setExaminationPaperId(vo.getExaminationPaperId());
    //剩餘時間
    curForm.setLeavTime(examPaper.getLeavTime());
    //單位主鍵
    curForm.setOrganizationId(examPaper.getOrganizationId());
    //考試主鍵
    curForm.setId(examPaper.getId());
    //考場主鍵
    curForm.setExamroomId(examPaper.getExamroomId());
    //用戶主鍵
    curForm.setUserId(examPaper.getUserId());
    //專業
    curForm.setSpecialtyCode(examPaper.getSpecialtyCode());
    //崗位
    curForm.setPostionCode(examPaper.getPostionCode());
    //等級
    curForm.setGradeCode(examPaper.getGradeCode());
    //考試開始時間
    curForm.setExamStartTime(examPaper.getExamStartTime());
    //考試結束時間
    curForm.setExamEndTime(examPaper.getExamEndTime());
    //單選題重要數量
    curForm.setSingleSelectionImpCount(examPaper.getSingleSelectionImpCount());
    //多選題重要數量
    curForm.setMultiSelectionImpCount(examPaper.getMultiSelectionImpCount());
    //判斷題重要數量
    curForm.setJudgementImpCount(examPaper.getJudgementImpCount());
    //考試時間
    curForm.setExamTime(examPaper.getExamTime());
    //總分
    curForm.setFullScore(examPaper.getFullScore());
    //及格分
    curForm.setPassScore(examPaper.getPassScore());
    //學員姓名
    curForm.setUserName(examPaper.getUserName());
    //分數
    curForm.setScore(examPaper.getScore());
    //是否及格
    curForm.setResult(examPaper.getResult());
    curForm.setIsPassed(examPaper.getIsPassed());
    //單選答對數量
    curForm.setSingleOkCount(examPaper.getSingleOkCount());
    //多選答對數量
    curForm.setMultiOkCount(examPaper.getMultiOkCount());
    //判斷答對數量
    curForm.setJudgementOkCount(examPaper.getJudgementOkCount());
    //提交試卷
    service.submit(examPaper);
}

代碼很是工整,命名很是規範,註釋也寫的很全面,你們以爲這樣的代碼優雅嗎?我認爲,這樣的代碼屬於純體力勞動.那麼原型模式,能幫助咱們解決這樣的問題函數

3. 分類

淺克隆:指拷貝對象時僅僅 copy 對象自己和對象中的基本變量,而不拷貝對象包含的引用指向的對象
深克隆:不只 copy 對象自己,並且 copy 對象包含的引用指向的全部對象

3.1 淺克隆實現

原型 prototype 接口源碼分析

public interface Prototype {
Prototype clone();

}

須要克隆類測試

@Data
@AllArgsConstructor

@NoArgsConstructor

public class ConcretePrototypeA implements Prototype {

/**

 * 年齡

 */

private int age;

/**

 * 姓名

 */

private String name;

/**

 * 興趣愛好

 */

private List hobbies;

@Override

public Prototype clone() {

    return new ConcretePrototypeA(this.age, this.name, this.hobbies);

}

}

測試類ui

package com.zhunongyun.toalibaba.designpatterns.prototype.simelp;

import java.util.ArrayList;this

public class PrototypeTest {prototype

public static void main(String[] args) {
    ConcretePrototypeA concretePrototypeA = new ConcretePrototypeA(18, "test_name", new ArrayList());

    ConcretePrototypeA copy = (ConcretePrototypeA) concretePrototypeA.clone();

    System.out.println("原對象與克隆對象內存地址對比, 地址是否相同:"
            + (concretePrototypeA == copy));

    System.out.println("原對象與克隆對象中引用類型內存地址對比, 地址是否相同:"
            + (concretePrototypeA.getHobbies() == copy.getHobbies()));
}

}code

運行結果
![](https://huaweirookie.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/20200715213356.jpg)

從測試結果看出 hobbies 的引用地址是相同的,意味着複製的不是值,而是引用的地址.這樣的話,若是咱們修改任意一個對象中的屬性值,concretePrototype 和 concretePrototypeCone 的 hobbies 值都會改變.這就是咱們常說的淺克隆.只是完整複製了值類型數據,沒有賦值引用對象

* 淺克隆對於基本數據類型和 String 類型字段會從新申請內存複製數據,克隆對象會指向新的內存地址
* 淺克隆對於引用類型的字段不會從新申請內存,而是把字段的內存地址指向以前原對象字段的內存地址

## 3.2 深克隆
定義一個孫悟空類,拔一根毫毛吹出千萬個猴子,每一個猴子都有屬於本身的金箍棒

經過字節碼實現深克隆

* 待克隆類
```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;

        // 內存中完成操做,對象讀寫,是經過字節碼直接操做
        // 序列化操做相似
        try {
            byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
            objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);
            objectOutputStream.writeObject(this);

            byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray());
            objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);

            // 完整的新的對象, new 出來一個新的對象
            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);
        }
    }
}

測試類
```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,對象中的引用類型字段 JinGuBang,內存地址是否相同:"
            + (qiTianDaSheng.getJinGuBang() == clone.getJinGuBang()));
}

}

運行結果
![b4d128ce939829eeeff142cf1514531f.png](evernotecid://0B7710CE-D342-4510-A5F9-81F7B62D33F2/wwwevernotecom/149352153/ENResource/p155)

# 4. 克隆破壞單例模式
若是咱們克隆的目標的對象是單例對象,那意味着,深克隆就會破壞單例.實際上防止克隆破壞單例解決思路很是簡單,禁止深克隆即可.要麼你咱們的單例類不實現 Cloneable 接口;要麼咱們重寫 clone()方法,在 clone 方法中返回單例對象便可,具體代碼以下
```java
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
    return INSTANCE;
}

5. Cloneable 源碼分析

Cloneable 是標記型的接口,它們內部都沒有方法和屬性,實現 Cloneable 來表示該對象能被克隆,能使用 Object.clone()方法

若是沒有實現 Cloneable 的類對象調用 clone()就會拋出 CloneNotSupportedException

在 ArrayList 中存在 clone 方法,但屬於淺克隆

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);
    }
}