Java设计模式——原型模式

概述

  原型模式是为了解决一些不必要的对象创建过程。当Java JDK中提供了Cloneable接口之后，原型模式就变得异常的简单了。虽然由于Cloneable的引入使用程序变得更简单了，不过还是有一些需要说明和注意的东西在里面的。文本就详细讲解一下这些注意事项吧。

版权说明

著作权归作者所有。
商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
本文作者：Coding-Naga
发表日期： 2016年3月3日
本文链接：http://blog.csdn.net/lemon_tree12138/article/details/50787390
来源：CSDN
更多内容：分类 >> 设计模式

拷贝技术详解

1.对象赋值

  如果现在有一个Student对象s1，当我们使用s2=s1的方式对s2进行赋值时，实则是将s1对象的引用复制给了s2。过程如下：

图-1 对象赋值内存分析图

  所以，对于s1与s2它们所指内存应该为同一块区域。下面为此两个“对象”所占用的内存地址：

org.design.pattern.prototype.model.Student@659e0bfd
org.design.pattern.prototype.model.Student@659e0bfd

2.浅拷贝

  什么是浅拷贝？浅拷贝后的结果是对象的内存地址变化了（对象的引用发生了变化），可对象中包含的对象内存则没有变化。

图-2 对象拷贝内存分析图

  大家看到上面的分析图是不是有一些疑惑？为什么name发生了变化，而friends却没有变化呢？

  这里先不用说其他的数据类型（int, double, char, short, long, float, byte），我们知道String类型的对象是不可变对象，当我们对不可变对象进行赋值时，它会另外开辟一个新对象。因为这个特性可能会影响到我们对Cloneable的正确判断，所以这里需要使用一个可变对象来进行实验。我选择的是：List。

  假使初始状态是：s1有两个朋友，小红和小梅。当我们使用List的可变性向s2的朋友List中添加了一个新朋友时，理论上只是s2的朋友被修改了，可是实事上并非如此，以下为实验结果：

初始的List对象：
s1.friends: [小红, 小梅]
s2.friends: [小红, 小梅]

不改变List对象：
s1.friends: [小红, 小梅, 小刚]
s2.friends: [小红, 小梅, 小刚]

重新对List对象赋值：
s1.friends: [小红, 小梅, 小刚]
s2.friends: null

  从实验中我们可以看到如果我们对可变对象进行对象内部的可变操作时，拷贝的对象和被拷贝的对象都会被修改。单从这一点，我们就可以断定，Cloneable的拷贝属于浅拷贝。你是不是要问了，那怎么样才能实现对象的深拷贝呢？请接着往下看。

3.深拷贝

  上面说到对象的浅拷贝，在拷贝中我们对可变对象的操作有一些棘手。而深拷贝则可以解决这个问题。深拷贝的实现要依赖与对象的持久化操作。更多关于对象持久化的内容可参见本人另一篇博客：《网络爬虫：基于对象持久化实现爬虫现场快速还原》。

  对象持久化是说把一个对象写到文件中（或是向网络，或是向进程之间进行传输），当我们需要拷贝一个对象时，先把此对象固化到文件，再从文件中读取对象。这样一个过程就完成了对象的深拷贝，在博客《网络爬虫：基于对象持久化实现爬虫现场快速还原》中我也有详细地说明，这里就不再赘述了。

原型模式实现

  终于可以说本文的主题（原型模式）了。

  原型模式是基于对象的拷贝的，可以是浅拷贝也可以是深拷贝操作。也就是说当我们需要批量生成某一对象，就可以事先创建一个对象的原型，再通过对象的拷贝操作批量生成对象。原型模式的实现类图如下：

图-3 原型模式类图

 

性能测试

这里我们测试一下原型模式的性能。

public static void pressureTesting() throws CloneNotSupportedException {
        int times = 100000000;
        Student student = new Student("小明");
        student.addFriend(new People("Friend-A"));
        student.addFriend(new People("Friend-B"));
        student.addFriend(new People("Friend-C"));
        student.addFriend(new People("Friend-D"));
        student.addFriend(new People("Friend-E"));
        
        long startStamp = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < times; i++) {
           student.clone();
        }
        long currentStamp = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("TIME USED: " + (currentStamp - startStamp) + " ms");
        
        startStamp = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < times; i++) {
            Student student2 = new Student("小红");
            student2.addFriend(new People("Friend-A"));
            student2.addFriend(new People("Friend-B"));
            student2.addFriend(new People("Friend-C"));
            student2.addFriend(new People("Friend-D"));
            student2.addFriend(new People("Friend-E"));
        }
        currentStamp = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("TIME USED: " + (currentStamp - startStamp) + " ms");
    }

运行结果：

TIME USED: 1752 ms
TIME USED: 4352 ms

从上面的运行结果可以看出，这里如果使用 new 进行构建新对象，在性能上要慢不少。这是因为 clone 是直接针对内存操作的。但是，这里也有一个问题，对于 array 数组而言，因为这是一个浅拷贝的操作，所以还要对 array 进行特殊处理，不然可能就会导致所有对象的 array 是同一个对象。

Ref

• 《23种Java设计模式》
• 《编写高质量代码 : 改善Java程序的151个建议》

Github源码下载

https://github.com/William-Hai/DesignPatternCollections

转载于:https://www.cnblogs.com/fengju/p/6336009.html