引言 在软件开发中,经常会遇到需要创建对象的情况。有时候,我们希望创建一个新的对象,但又不想通过传统的构造方法来创建,而是希望通过复制一个现有对象的方式来创建新的对象。这时,原型模式就能派上用场了。原型模式是一种创建型设计模式,它通过复制现有对象来创建新对象,从而提高了代码的效率和可维护性。
本篇文章将深入探讨原型模式的原理、应用场景以及在实际项目中的使用方法。
一、理解原型模式 原型模式属于创建型设计模式,其核心思想是通过复制现有对象来创建新的对象,而不是通过传统的构造方法。在原型模式中,原型对象是被复制的对象,而新对象是根据原型对象创建的副本。这种方式既避免了直接使用构造方法创建对象的繁琐过程,又可以保证新对象的属性与原型对象一致。
二、原型模式的应用场景 原型模式适用于以下几种场景:
对象的创建过程比较复杂,但又希望保持对象的属性一致。
需要避免使用复杂的构造方法来创建对象。
需要动态地生成对象,而不是静态地使用类的构造方法。
在实际项目中,原型模式通常用于以下几种情况:
在大量对象需要创建,且创建过程相对复杂时,使用原型模式可以提高代码效率。
当需要创建的对象属性与现有对象相似或相同,但需要稍作修改时,可以通过复制原型对象并修改部分属性来创建新对象。
三、原型模式的实现方式 原型模式的实现方式主要有两种:浅拷贝和深拷贝。
浅拷贝:浅拷贝是指复制对象时,只复制对象本身及其基本数据类型的属性,而不会复制对象所引用的其他对象。即使原型对象中包含了引用类型的属性,复制后的新对象与原对象仍会共享同一个引用类型的属性。
深拷贝:深拷贝是指复制对象时,不仅复制对象本身及其基本数据类型的属性,还会递归复制对象所引用的其他对象。这样,即使原型对象中包含了引用类型的属性,复制后的新对象与原对象不会共享同一个引用类型的属性。
在实现原型模式时,需要根据具体的需求选择合适的拷贝方式,以确保复制出的新对象能够满足业务需求。
四、原型模式的代码示例 先来看下相关 UML 图:
下面通过一个简单的示例来演示原型模式的代码实现:
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 package com.markus.desgin.mode.creational.prototype;public class XiaoMiSuvCar extends Car { @Override void drive () { String message = "carName: " + this .getCarName() + ", carType: " + this .getCarType(); System.out.println(message + " 已启动" ); } } package com.markus.desgin.mode.creational.prototype;public class BydSuvCar extends Car { @Override void drive () { String message = "carName: " + this .getCarName() + ", carType: " + this .getCarType(); System.out.println(message + " 已启动" ); } }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 package com.markus.desgin.mode.creational.prototype;import java.util.HashMap;public class CarCache { private static HashMap<String, Car> carMap = new HashMap <String, Car>(); static { XiaoMiSuvCar xiaoMiSuvCar = new XiaoMiSuvCar (); xiaoMiSuvCar.setCarType("SUV" ); xiaoMiSuvCar.setCarName("XiaoMi" ); carMap.put("Xiaomi" , xiaoMiSuvCar); BydSuvCar bydSuvCar = new BydSuvCar (); bydSuvCar.setCarType("SUV" ); bydSuvCar.setCarName("BYD" ); carMap.put("BYD" , bydSuvCar); } public static Car getCar (String key) { Car car = carMap.get(key); return (Car) car.clone(); } }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 package com.markus.desgin.mode.creational.prototype;public class PrototypePatternDemo { public static void main (String[] args) { Car car = CarCache.getCar("Xiaomi" ); car.drive(); car = CarCache.getCar("BYD" ); car.drive(); Car car2 = CarCache.getCar("BYD" ); System.out.println("car == car2 : " + (car == car2)); } }
在上面的示例中,我们通过实现Cloneable
接口并重写clone()
方法,实现了原型对象的浅拷贝。
五、原型模式在 Spring 的应用 我们知道在 Spring 框架中 Bean 的作用域除了单例模式,还有原型模式。
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在 Spring 框架中,原型模式和我们本篇说的原型模式实现有所不同。Spring 中创建 Bean 实例是通过反射重复创建。
六、设计模式百宝箱 在本节,我们继续填充我们的百宝箱:
面向对象基础
面向对象原则
依赖抽象,不要依赖具体类
针对接口编程,不针对具体实现编程
类应该对扩展开放,对修改关闭
为交互对象之间的松耦合设计而努力
面向对象设计模式
简单工厂模式:定义了一个创建对象的接口,将创建对象的内容从客户端抽离出来
抽象工厂模式:提供一个接口,用于创建相关或依赖对象的家族,而不需要明确指定具体类
原型模式:通过复制现有对象来创建新对象,提高代码效率和可维护性
七、总结 通过本文的学习,我们了解了原型模式的原理、应用场景以及实现方式。原型模式通过复制现有对象来创建新对象,可以提高代码的效率和可维护性,适用于对象创建过程比较复杂、需要保持对象属性一致或动态生成对象的情况。在实现原型模式时,需要注意选择合适的拷贝方式,以确保复制出的新对象能够满足业务需求。
希望本文对你理解和应用原型模式有所帮助,欢迎继续关注我们后续的设计模式深入探讨系列文章。