原型模式和深拷貝，淺拷貝

来源:https://www.cnblogs.com/changming06/archive/2023/09/08/17688657.html
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### 原型模式 #### 案例引入 ##### 克隆羊問題 有一隻羊，姓名為tom，年齡為1，顏色為白色，編寫程式創建和tom羊屬性完全相同的羊。 ##### 傳統方式解決 代碼實現 ```java public class Sheep { private String name; private ...


原型模式

案例引入

克隆羊問題

有一隻羊，姓名為tom，年齡為1，顏色為白色，編寫程式創建和tom羊屬性完全相同的羊。

傳統方式解決

代碼實現

public class Sheep {
    private String name;
    private int age;
    private String color;

    public Sheep() {
    }

    public Sheep(String name, int age, String color) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
}
//測試
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        Sheep sheep1 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        /**
        *  public String toString() {//Object類的toString()方法
        *      return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());//會輸出全類名@符還有16進位的hashCode值
        *  }
        */
        System.out.println(sheep);//輸出的對象的hashcode的值不相同，輸出對象時，會預設的調用對象的toString()方法
        System.out.println(sheep1);
        System.out.println(sheep2);
        System.out.println(sheep3);
    }
}
傳統實現方式分析
  • 1.優點是好理解，簡單易操作。
  • 2.缺點進行新對象創建時，總是需要重新獲取原始對象的屬性，如果創建的對象複雜時，效率很低。
  • 3.缺點，總是需要重新初始化對象(new操作)，而不是動態的根據已有對象去創建，不靈活。
  • 4.改進思路，Java中Object類是所有類的基類，Object類提供了一個clone()方法，該方法可以將一個Java對象賦值一份，但是需要想使用這個方法的類必須要實現一個Cloneable介面，
    該介面才能複製，且具有複製的能力。

原型模式

基本介紹
  • 1.原型模式(Prototype Pattern)是指，用原型實例創建對象的種類，並且通過拷貝這些原型，創建新的對象。
  • 2.原型模式是一種設計型模式，允許一個對象再創建另一個可對象，無需知道創建的細節。
  • 3.工作原理是，通過將一個原型對象通過clone或者其他自己寫的克隆方法，拷貝自身。
用原型模式實現案例
public class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    private String color;
    private String address = "蒙古羊";
    private Sheep friend;

    public Sheep() {
    }

    public Sheep(String name, int age, String color) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public String getAddress() {
        return address;
    }

    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }

    public Sheep getFriend() {
        return friend;
    }

    public void setFriend(Sheep friend) {
        this.friend = friend;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", color='" + color + '\'' +
                ", address='" + address + '\'' +
                ", friend=" + friend +
                '}';
    }

    @Override
    protected Object clone() {
        Sheep sheep = null;
        try{
            sheep = (Sheep)super.clone();
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        sheep.setFriend(new Sheep("jack",1,"黑色"));

        Sheep sheep1 = (Sheep)sheep.clone();
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheep.clone();

        System.out.println("sheep1=" + sheep1 + "sheep1.friend\n" + sheep1.getFriend().hashCode());//輸出的hashCode值相同
        System.out.println("sheep2=" + sheep2 + "sheep2.friend\n" + sheep2.getFriend().hashCode());
    }
}

原型模式在Spring框架中的使用

//AbstractBeanFactory類doGetBean()的部分代碼
else if (mbd.isPrototype()) {//判斷當前bean是否是原型類型
   // 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);
}

深拷貝和淺拷貝

淺拷貝介紹
  • 1.淺拷貝，對於基本數據類型的屬性，淺拷貝會直接進行值傳遞，也就是將該屬性值複製一份給新的對象。
  • 2.對於數據類型是引用數據類型的成員變數，比如說成員變數是某個數組，某個類的對象等，淺拷貝會進行引用傳遞，也就是只是將該成員變數的引用值(記憶體地址)複製給新的對象。實際上兩個對象的該成員變數都指向一個實例。在這種情況下，一個對象對於引用類型的屬性的改變，就會影響到另一個對象的引用屬性。
  • 3.前面克隆羊就是淺拷貝。
  • 4.淺拷貝是使用預設的clone方法來實現 sheep = (sheep) super.clone();
深拷貝介紹
  • 1.複製對象的所有屬性，進行拷貝，就是說，基本數據類型拷貝成員變數值，引用數據類型的屬性都申請存儲空間，並複製每個引用類型屬性所引用的對象，進行拷貝。也就是說對象進行深拷貝要對整個對象(包括對象的引用屬性)進行拷貝。
  • 2.深拷貝實現方式，重寫clone()和通過對象序列化和反序列化實現深拷貝(推薦)
    序列化，簡單的說，就是將對象存儲到磁碟。反序列化，將磁碟存儲的對象讀取到記憶體。
    代碼演示
public class Money implements Serializable, Cloneable{
    private int account;

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
public class Person implements Serializable, Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    private Money money;
    private static final long serialVersionID = 1L;

    public Person(String name, int age, Money money) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.money = money;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Money getMoney() {
        return money;
    }

    public void setMoney(Money money) {
        this.money = money;
    }

    //1.重寫clone方法完成深拷貝
    //這種方式存在問題，如果一個類中存在引用屬性且沒有為該屬性複製
    //就會導致在進行克隆時會出現NullPointException，可以在clone前進行驗證解決
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Person person = null;
        //1.完成基本數據類型的clone
        person = (Person) super.clone();
        //2.對引用類型的屬性，進行單獨處理
        person.money = (Money) money.clone();
        return person;
    }

    //方式2 通過對象的序列化和反序列化實現
    public Object deepClone() {
        ByteArrayOutputStream bos = null;
        ObjectOutputStream oos = null;
        ByteArrayInputStream bis = null;
        ObjectInputStream ois = null;
        Object object = null;
        try{
            bos = new ByteArrayOutputStream();
            oos = new ObjectOutputStream(bos);
            oos.writeObject(this);//當前對象序列化到對象輸出流中
            bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ois = new ObjectInputStream(bis);//從輸出流中反序列化到輸入流中
            object = ois.readObject();//讀取對象
        }catch (IOException | ClassNotFoundException e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                bos.close();
                oos.close();
                bis.close();
                ois.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return object;
    }
}
//測試
public class TestDeepClone {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Money money = new Money();
        Person person = new Person("wind", 27, null);

        Person clone = (Person) person.clone();
//        Person clone = (Person) person.deepClone();
        System.out.println(person.getMoney().hashCode() + "-" + clone.getMoney().hashCode());
    }
}

註意事項和細節

  • 1.創建新的對象比較複雜，可以利用原型模式簡化對象的創建過程，同時也能提高效率。
  • 2.不用再重新初始化對象，而是動態的根據對象的運行進行創建。
  • 3.如果原始對象發送變化(增加或減少屬性)，克隆對象的也不要發送變化，無需修改克隆的代碼。
  • 4.實現深拷貝，需要比較複雜的代碼。
  • 5.缺點，要為需要克隆的類，配一個克隆方法，這對新創建的類不難，但是對已有的類，需要修改源代碼，違反了ocp。
    只是為了記錄自己的學習歷程，且本人水平有限，不對之處，請指正。

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