《Android源码设计模式解析与实战》读书笔记-原型模式分析

介绍

原型模式是一个创建型模式,该模式有一个样板实例,用户从这个对象中复制出一个内部属性一致的对象。多用于创建复杂的或者构造耗时的实例。因为在这种情况下,复制一个已经存在的实例可使程序运行更加高效。

定义

用原型实例制定创建对象的种类,并通过拷贝这些原型创建新的对象。

使用的场景

  • 类初始化需要消耗非常多的资源,包括数据、硬件资源等,通过原型拷贝避免一些消耗。
  • 通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据或访问权限。
  • 一个对象需要提供给其他对象访问,而且各个调用者可能需要修改其值时,可以考虑用原型模式拷贝多个对象供调用者使用,即保护性拷贝。

简单实现

现有文档对象,包含文字和图片列表。现在用户需要对文档进行编辑,但是无法确定编辑后的文档是否采用,此时可以将原始文档拷贝一份,然后在副本上进行修改。

/**
 * Created by Bowen on 2016-04-23.
 */
public class Doc implements Cloneable {

    private String mText;
    private ArrayList mImages = new ArrayList<>();

    public Doc() {
    }

    public Doc(String mText, ArrayList mImages) {
        this.mText = mText;
        this.mImages = mImages;
    }

    public void addImage(String image){
        mImages.add(image);
    }

    public String getmText() {
        return mText;
    }

    public void setmText(String mText) {
        this.mText = mText;
    }

    public ArrayList getmImages() {
        return mImages;
    }

    public void setmImages(ArrayList mImages) {
        this.mImages = mImages;
    }

    public void show(){
        System.out.println("Text的内容: "+mText);
        int size = mImages.size();

        for (int i = 0; i < size; i++) {
            System.out.println("Image的内容: "+mImages.get(i));
        }

        System.out.println("==========================");
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {

        Doc doc = (Doc) super.clone();
        doc.mImages = mImages;
        doc.mText = this.mText;

        return doc;
    }
}

我们来看客户端使用:

/**
 * Created by Bowen on 2016-04-23.
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args){
        Doc originDoc = new Doc();
        originDoc.addImage("test1");
        originDoc.setmText("文字1");
        originDoc.show();

        try {
            Doc newDoc = (Doc) originDoc.clone();
            newDoc.setmText("文字2");
            newDoc.show();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        originDoc.show();
    }

}

以下是输出结果:

Text的内容: 文字1
Image的内容: test1
==========================
Text的内容: 文字2
Image的内容: test1
==========================
Text的内容: 文字1
Image的内容: test1
==========================

可以看到newDoc克隆后修改了Text字段,能正确的显示,而且并没有影响originDoc的文本内容。

深拷贝 浅拷贝

上述的原型模式知识一个浅拷贝,也成为影子拷贝。实际上,newDoc并不是将原始文档的所有字段都重新构造了一份,而是引用了originDoc的字段。
A引用B,说明AB两个对象指向同一个地址,当修改A时,B也会变,修改B同理。修改客户端代码:

/**
 * Created by Bowen on 2016-04-23.
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args){
        Doc originDoc = new Doc();
        originDoc.addImage("test1");
        originDoc.setmText("文字1");
        originDoc.show();

        try {
            Doc newDoc = (Doc) originDoc.clone();
            newDoc.setmText("文字2");
            newDoc.addImage("test2");
            newDoc.show();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        originDoc.show();
    }
}

在newDoc中添加衣服图片。结果显示:

Text的内容: 文字1
Image的内容: test1
==========================
Text的内容: 文字2
Image的内容: test1
Image的内容: test2
==========================
Text的内容: 文字1
Image的内容: test1
Image的内容: test2
==========================

可以看到,我们在newDoc中添加的图片,同样出现在了originDoc中。这是因为上文Doc中clone方法知识简单的进行浅拷贝,引用类型的新对象newDoc的mImages只是指向了originDoc.mImages引用,并没有重新构造一个Images对象,所以当我们在newDoc中添加图片时,导致了originDoc的mImages与originDoc中的是同一个对象,因此,修改任意一个,另一个文档也会受到影响。

解决问题就是采用深拷贝,再拷贝对象时,对于引用型的字段也要采用拷贝的形式,而不是单纯的引用形式,修改clone方法:

@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {

    Doc doc = (Doc) super.clone();
    doc.mImages = (ArrayList) this.mImages.clone();
    doc.mText = this.mText;

    return doc;
}

再次运行,结果如下:

Text的内容: 文字1
Image的内容: test1
==========================
Text的内容: 文字2
Image的内容: test1
Image的内容: test2
==========================
Text的内容: 文字1
Image的内容: test1
==========================

满足预期结果。

总结

原型模式本质上是对象拷贝,与C++中的拷贝构造函数有些类似。使用原型模式可以

  • 解决构造复杂对象的资源消耗问题,能够在某些场景提升创建对象的效率。
  • 保护性拷贝,是某个对象对外是只读的,通常可以通过返回一个对象拷贝的形式实现只读的限制。
  • 优点
    1. 原型模式是在内存中二进制流的拷贝,比直接new一个对象性能好很多,特别是要在循环体内产生大量对象时,原始模式可以更好的体现其优点。
  • 缺点
    1. 在内存中拷贝,构造函数时不会执行的。

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