Java的原型設計模式其實真的不難

2022-03-29 16:00:11

原型設計模式

我們知道在有些程式設計中，程式內有大量相同或相似物件的建立問題，如果用傳統的建構函式或者重新去new來建立物件，會比較複雜且耗時耗資源，用原型模式生成物件就很高效。也就是我們當有一個原型的物件後，如果還需要一個或多個相同或者相似的物件，我們就也可以採用原型模式來設計。

舉例說明：

在之前文章中講的的可樂，我們知道可樂有很多配料，當剛研究出配方的時候我們去生產可樂，就需要往水裡加各種各樣的配料（相當於建構函式，然後傳入引數），當之後才去生產可樂如果還是採用這種構造方法來生成的話，很麻煩且需要資源。我們把已經配好的作為一個可樂濃縮液，下次直接使用這個濃縮液就可以了（這就是原型設計模式裡面的複製，直接複製濃縮液這個物件就可以）

1、原型設計模式的定義

用一個已經建立的範例作為原型，通過複製該原型物件來建立一個和原型相同或相似的新物件。在這裡，原型範例指定了要建立的物件的種類。用這種方式建立物件非常高效，根本無須知道物件建立的細節。

型別： 建立型

2、原型設計模式的優缺點

優點：

1.Java 自帶的原型模式基於記憶體二進位制流的複製，在效能上比直接 new 一個物件更加優良

2.可以使用深克隆方式儲存物件的狀態，使用原型模式將物件複製一份，並將其狀態儲存起來，簡化了建立物件的過程

缺點：

1.需要為每一個類都設定一個 clone 方法（淺克隆）

2.clone 方法位於類的內部，當對已有類進行改造的時候，需要修改程式碼，違背了開閉原則

3.當實現深克隆時，需要編寫較為複雜的程式碼，而且當物件之間存在多重巢狀參照時，為了實現深克隆，每一層物件對應的類都必須支援深克隆，實現起來會比較麻煩。因此，深克隆、淺克隆需要運用得當

3、原型模式的結構

結構由三部分組成：

抽象原型類：規定了具體原型物件必須實現的介面
具體原型類：實現抽象原型類的 clone() 方法，它是可被複制的物件
存取類：使用具體原型類中的 clone() 方法來複制新的物件

4、淺克隆和深克隆的區別

淺克隆： 建立一個新物件，新物件的屬性和原來物件完全相同，對於非基本型別屬性，仍指向原有屬性所指向的物件的記憶體地址
深克隆：建立一個新物件，屬性中參照的其他物件也會被克隆，不再指向原有物件地址

5、原型設計模式的簡單程式碼實現

首先我們先來一個簡單的原型模式

有一個具體原型類：實現抽象原型類的 clone() 方法，它是可被複制的物件

/**
 *
 *具體原型類，需要實現Cloneable介面
 */
public class RealizeType implements Cloneable{

    RealizeType(){
        System.out.println("具體原型類建立成功");
    }

    public Object Clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具體原型類複製成功");
        return (RealizeType)super.clone();
    }
}

我們先來看一下需要實現Cloneable介面裡面有什麼？

其實這個介面裡面什麼都沒有，只是一個程式碼規範而已

測試類：

/**
 * 測試類：
 * 第一個類物件通過new來建立
 * 第二個物件通過clone()的方法來建立
 * 最後判斷兩個物件地址是否一致
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        RealizeType realizeType1 = new RealizeType();
        RealizeType realizeType2 = (RealizeType) realizeType1.Clone();
        boolean a = realizeType1==realizeType2;
        System.out.println("兩個物件地址是否相等：" + a);
        
    }
}

如果兩個物件的地址是一樣的，說明沒有複製成功，若地址不一樣，則複製成功：

具體原型類建立成功具體原型複製成功兩個物件地址是否相等：false

這樣通過Clone()的方法複製了原型物件

6、原型設計模式的案例

公司裡面每個階段都會頒發榮譽，但是我們知道榮譽證書這個物件的模板已經確定好了，是固定不變的，我們只需要寫入不同的資訊即可：姓名、部門、獲得的榮譽資訊等等

獎狀類：

/**
 * 獎狀榮譽類：相當於具體原型類，可以被克隆使用
 */
public class Honor implements Cloneable{

    String Department; //部門
    String name; //姓名
    String info; //獲獎資訊

    //構造方法
    public Honor(String college, String name, String info) {
        this.Department = college;
        this.name = name;
        this.info = info;
    }

    //getset

    public String getCollege() {
        return Department;
    }

    public void setCollege(String college) {
        this.Department = college;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public String getInfo() {
        return info;
    }

    public void setInfo(String info) {
        this.info = info;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "獎狀{" +
                "恭喜" + Department+
                "部門" + name  +
                "同志獲得" + info +
                '}';
    }

    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("榮譽拷貝成功！");
        return (Honor)super.clone();
    }
}

測試類：

public class test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Honor h1 = new Honor("銷售部","張三","最佳銷售");
        //第一個物件通過new來建立
        System.out.println(h1.toString());

        //通過clone來拷貝
        Honor h2 = (Honor) h1.clone();

        //更換名字
        h2.setName("李四");
        System.out.println(h2.toString());

        Honor h3 = (Honor) h1.clone();
        h3.setInfo("最佳員工");
        h3.setName("王五");
        h3.setCollege("人事部");
        System.out.println(h3.toString());

    }
}

輸出：