深入理解Java設(shè)計模式之原型模式
一、前言
單例模式可以避免重復(fù)創(chuàng)建消耗資源的對象，但是卻不得不共用對象。若是對象本身也不讓隨意訪問修改時，怎么辦？通常做法是備份到副本，其它對象操作副本，最后獲取權(quán)限合并，類似git上的PR操作。
二、什么是原型模式
原型模式用原型實例指定創(chuàng)建對象的種類，并通過拷貝這些原型創(chuàng)建新的對象。需要注意的關(guān)鍵字是，新的對象，類沒變。.NET在System命名空間中提供了Cloneable接口，其中它提供唯一的方法Clone()，只需要實現(xiàn)這個接口就可以完成原型模式了。由于它直接操作內(nèi)存中的二進(jìn)制流，當(dāng)大量操作或操作復(fù)雜對象時，性能優(yōu)勢將會很明顯。
三、原型模式的適用場景
多用于創(chuàng)建大對象，或初始化繁瑣的對象。如游戲中的背景，地圖。web中的畫布等等
以下場景適用：
一是類初始化需要消化非常多的資源，這個資源包括數(shù)據(jù)、硬件資源等；
二是通過 new 產(chǎn)生一個對象需要非常繁瑣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備或訪問權(quán)限，則可以使用原型模式；
三是一個對象需要提供給其他對象訪問，而且各個調(diào)用者可能都需要修改其值時，可以考慮使用原型模式拷貝多個對象供調(diào)用者使用。
在實際項目中，原型模式很少單獨出現(xiàn)，一般是和工廠方法模式一起出現(xiàn)，通過 clone的方法創(chuàng)建一個對象，然后由工廠方法提供給調(diào)用者。
四、原型模式的實現(xiàn)
以簡歷的復(fù)印來舉例
1.淺拷貝實現(xiàn)
定義工作經(jīng)歷類
/// <summary>
/// 工作經(jīng)歷類
/// </summary>
public class WorkExperience
{
private string _workDate;
public string WorkDate
{
get { return _workDate; }
set { _workDate = value; }
}
private string _company;
public string Company
{
get { return _company; }
set { _company = value; }
}
}
定義簡歷類
/// <summary>
/// 簡歷類
/// </summary>
class Resume : ICloneable
{
private string name;
private string sex;
private string age;
private WorkExperience work;
public Resume(string name)
{
this.name = name;
work = new WorkExperience();
}
/// <summary>
/// 設(shè)置個人信息
/// </summary>
/// <param name="sex"></param>
/// <param name="age"></param>
public void SetPersonalInfo(string sex, string age)
{
this.sex = sex;
this.age = age;
}
/// <summary>
/// 設(shè)置工作經(jīng)歷
/// </summary>
/// <param name="workDate"></param>
/// <param name="company"></param>
public void SetWorkExperience(string workDate, string company)
{
work.WorkDate = workDate;
work.Company = company;
}
/// <summary>
/// 顯示
/// </summary>
public void Display()
{
Console.WriteLine("{0}{1}{2}", name, sex, age);
Console.WriteLine("工作經(jīng)歷：{0}{1}", work.WorkDate, work.Company);
}
public object Clone()
{
//創(chuàng)建當(dāng)前object的淺表副本
return (object)this.MemberwiseClone();
}
}
客戶端調(diào)用
static void Main(string[] args)
{
Resume a = new Resume("張三");
a.SetPersonalInfo("男", "30");
a.SetWorkExperience("2010-2018", "騰訊公司");
Resume b = (Resume)a.Clone();
b.SetWorkExperience("2010-2015", "阿里公司");
Resume c = (Resume)a.Clone();
c.SetPersonalInfo("女", "18"); c.SetWorkExperience("2010-2015", "百度公司");
a.Display();
b.Display();
c.Display();
Console.Read();
}
結(jié)果
張三 男 30
工作經(jīng)歷 2010-2018 騰訊公司
張三 男 30
工作經(jīng)歷 2010-2018 騰訊公司
張三 女 18
工作經(jīng)歷 2010-2018 騰訊公司
被復(fù)制對象的所有變量都含有與原來的對象相同的值，而所有的對其他對象的引用都仍然指向原來的對象，這就是淺復(fù)制。但是我們可能需要這樣一種需求，要把復(fù)制的對象所引用的對象都復(fù)制一遍。比如剛才的例子，我希望a、b、c三個引用的對象都是不同的。復(fù)制時就一變二，二變?nèi)?。此時，我們就要用的方式叫“深復(fù)制”
2.深拷貝實現(xiàn)
深復(fù)制把引用對象的變量指向復(fù)制過的新對象，而不是原來被引用的對象
/// <summary>
/// 工作經(jīng)歷類
/// </summary>
public class WorkExperience:ICloneable
{
private string _workDate;
public string WorkDate
{
get { return _workDate; }
set { _workDate = value; }
}
private string _company;
public string Company
{
get { return _company; }
set { _company = value; }
}
public object Clone()
{
//創(chuàng)建當(dāng)前object的淺表副本
return (object)this.MemberwiseClone();
}
}
/// <summary>
/// 簡歷類
/// </summary>
class Resume : ICloneable
{
private string name;
private string sex;
private string age;
private WorkExperience work;
public Resume(string name)
{
this.name = name;
work = new WorkExperience();
}
private Resume(WorkExperience work)
{
//提供Clone方法調(diào)用的私有構(gòu)造函數(shù)，以便克隆“工作經(jīng)歷”數(shù)據(jù)
this.work = (WorkExperience)work.Clone();
}
/// <summary>
/// 設(shè)置個人信息
/// </summary>
/// <param name="sex"></param>
/// <param name="age"></param>
public void SetPersonalInfo(string sex, string age)
{
this.sex = sex;
this.age = age;
}
/// <summary>
/// 設(shè)置工作經(jīng)歷
/// </summary>
/// <param name="workDate"></param>
/// <param name="company"></param>
public void SetWorkExperience(string workDate, string company)
{
work.WorkDate = workDate;
work.Company = company;
}
/// <summary>
/// 顯示
/// </summary>
public void Display()
{
Console.WriteLine("{0}{1}{2}", name, sex, age);
Console.WriteLine("工作經(jīng)歷：{0}{1}", work.WorkDate, work.Company);
}
public object Clone()
{
//調(diào)用私有的構(gòu)造方法，讓“工作經(jīng)歷”克隆完成，然后再給這個簡歷對象的相關(guān)字段賦值，
//最終返回一個深復(fù)制的簡歷對象
Resume obj = new Resume(this.work);
obj.name = this.name;
obj.sex = this.sex;
obj.age = this.age;
return obj;
}
}
客戶端調(diào)用代碼一樣
結(jié)果
張三 男 30
工作經(jīng)歷 2010-2018 騰訊公司
張三 男 30
工作經(jīng)歷 2010-2015 阿里公司
張三 女 18
工作經(jīng)歷 2010-2015 百度公司
由于在一些特定場合，會經(jīng)常涉及深復(fù)制和淺復(fù)制，比如說，數(shù)據(jù)集對象DataSet，它就有Clone()方法和Copy()方法，Clone()方法用來復(fù)制DataSet的結(jié)構(gòu)，但不復(fù)制DataSet的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了原型模式的淺復(fù)制，
Copy()方法不但復(fù)制結(jié)構(gòu)，還復(fù)制數(shù)據(jù)，其實就是實現(xiàn)了原型模式的深復(fù)制。
五、總結(jié)
原型模式通過Object的clone()方法實現(xiàn)，由于是內(nèi)存操作，無視構(gòu)造方法和訪問權(quán)限，直接獲取新的對象。但對于引用類型，需使用深拷貝，其它淺拷貝即可。
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