四、创建型(原型模式)

发布于:2024-10-17 ⋅ 阅读:(35) ⋅ 点赞:(0)

原型模式

概念
原型模式是一种创建型设计模式,通过复制现有对象来创建新对象,而不是通过构造函数。该模式使用原型实例指定创建对象的种类,并通过复制这些原型实例来生成新对象。


应用场景

  1. 对象创建成本高:当创建对象的成本较高时,可以通过复制现有对象来节省资源。
  2. 对象配置复杂:需要频繁创建配置相似但不完全相同的对象时,通过原型模式可以简化配置。
  3. 需要支持撤销/恢复功能:在某些应用中,需要保存对象的状态,原型模式可以快速复制对象的状态。
  4. 避免子类化:在不知道要创建多少个具体产品的情况下,使用原型模式可以避免大量的子类化。

注意点

  • 深拷贝与浅拷贝:需要明确是使用深拷贝(复制对象及其引用的对象)还是浅拷贝(仅复制对象本身,引用指向同一对象)。
  • 克隆失败:如果对象中存在不可克隆的成员,可能会导致克隆失败。
  • 序列化:在某些情况下,可以通过序列化和反序列化实现对象的深拷贝。

核心要素

  1. 原型接口:定义克隆方法。
  2. 具体原型:实现原型接口并提供具体的克隆实现。
  3. 客户端:使用原型来创建新对象。

Java代码示例

// 原型接口
interface Prototype {
    Prototype clone();
}

// 具体原型
class ConcretePrototype implements Prototype {
    private String name;

    public ConcretePrototype(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public Prototype clone() {
        return new ConcretePrototype(name);
    }
}

// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ConcretePrototype prototype = new ConcretePrototype("原型A");
        ConcretePrototype clone = (ConcretePrototype) prototype.clone();
        
        System.out.println("克隆对象的名称: " + clone.getName());
    }
}

各种变形用法

  1. 深拷贝与浅拷贝
    通过实现 Cloneable 接口来支持深拷贝。

    class DeepClonePrototype implements Prototype, Cloneable {
        private List<String> items;
    
        public DeepClonePrototype(List<String> items) {
            this.items = new ArrayList<>(items);
        }
    
        @Override
        public Prototype clone() {
            try {
                DeepClonePrototype clone = (DeepClonePrototype) super.clone();
                clone.items = new ArrayList<>(this.items); // 深拷贝
                return clone;
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                e.printStackTrace();
                return null;
            }
        }
    }
    
  2. 利用序列化实现深拷贝
    通过序列化和反序列化实现深拷贝。

    public class SerializablePrototype implements Prototype, Serializable {
        private String name;
    
        public SerializablePrototype(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public Prototype clone() {
            try {
                ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
                ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(bos);
                out.writeObject(this);
    
                ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
                ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(bis);
                return (SerializablePrototype) in.readObject();
            } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
                return null;
            }
        }
    }
    
  3. 使用工厂与原型结合
    原型模式可以与工厂模式结合使用,以动态创建对象。

    class PrototypeFactory {
        private Map<String, Prototype> prototypes = new HashMap<>();
    
        public void registerPrototype(String key, Prototype prototype) {
            prototypes.put(key, prototype);
        }
    
        public Prototype createPrototype(String key) {
            Prototype prototype = prototypes.get(key);
            return prototype != null ? prototype.clone() : null;
        }
    }
    

这些是原型模式的基本知识和变形用法。


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