《软件设计模式：SDP02-05原型模式》由会员分享，可在线阅读，更多相关《软件设计模式：SDP02-05原型模式（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、原型模式原型模式n 模式动机与定义n 模式结构与分析n 模式实例与解析n 模式效果与应用n 模式扩展原型模式模式动机原型模式模式动机n在面向对象系统中，使用原型模式来复制一个对象的自身，从而克隆出多个与原型对象一模一样的对象克隆出多个与原型对象一模一样的对象。n在软件系统中，有些对象的创建过程较为复杂，而且有时候需要频繁创建，原原型型模模式式通通过过给给出出一一个个原原型型对对象象来来指指明明所所要要创创建建的的对对象象的的类类型型，然然后后用用复复制制这这个个原原型型对对象象的的办办法法创创建建出出更更多多同同类类型型的的对对象象，这就是原型模式的意图所在。原型模式模式定义n原型模式(Pro
2、totype Pattern)：原型模式是一种对象创建型模式，用原型实例指定创建对象的种类，并且通过用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。复制这些原型创建新的对象。原型模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无须知道任何创建的细节。 n原型模式的基本工作原理是通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝原型自己来实现创建过程。原型模式模式结构原型模式模式结构nPrototype：抽象原型类是定义具有克隆自己的方法的接口nConcretePrototype：具体原型类实现具体的克隆方法，在克隆方法中返回自己的一个克隆对象nCl
3、ient：在客户类中只需要直接实例化或通过工厂方法等方式创建一个对象，再通过调用该对象的克隆方法复制得到多个相同的对象原型模式模式分析n在原型模式结构中定义了一个抽象原型类，所有的Java类都继承自java.lang.Object，而Object类提供一个clone()方法，可以将一个Java对象复制一份。因此在Java中可以直接使用Object提供的clone()方法来实现对象的克隆，Java语言中的原型模式实现很简单。n能够实现克隆的Java类必须实现一个标识接口Cloneable，表示这个Java类支持复制。如果一个类没有实现这个接口但是调用了clone()方法，Java编译器将抛出一个
4、CloneNotSupportedException异常。 原型模式模式分析n示例代码：public class PrototypeDemo implements Cloneable public Object clone( )Object object = null;try object = super.clone(); catch (CloneNotSupportedException exception) System.err.println(Not support cloneable);return object; 原型模式模式分析n通常情况下，一个类包含一些成员对象，在使用原型模式克
5、隆对象时，根根据据其其成成员员对对象象是是否否也也克克隆隆，原原型型模式可以分为两种形式：深克隆和浅克隆模式可以分为两种形式：深克隆和浅克隆。n浅克隆复制对象的字段值：对于基本数据类型，则复制值；对于复合数据类型，仅复制该字段值，如数组变量则复制地址，对于对象变量则复制对象的referencen深克隆与浅克隆的区别在于对复合数据类型的复制。若对象中的某个字段为复合类型，在克隆对象的时候，需要为该字段重新创建一个对象。原型模式模式分析n浅克隆与深克隆深克隆深克隆深克隆深克隆浅克隆浅克隆浅克隆浅克隆原型模式模式分析nJava语言提供的clone()方法将对象复制了一份并返回给调用者。一般而言，cl
6、one()方法满足： w(1) 对任何的对象x，都有x.clone() !=x，即克隆对象与原对象不是同一个对象。w(2) 对任何的对象x，都有x.clone().getClass()=x.getClass()，即克隆对象与原对象的类型一样。w(3) 如果对象x的equals()方法定义恰当，那么x.clone().equals(x)应该成立。原型模式原型模式实例与解析 n实例一：邮件复制（浅克隆） 由于邮件对象包含的内容较多（如发送者、接收者、标题、内容、日期、附件等），某系统中现需要提供一个邮件复制功能，对于已经创建好的邮件对象，可以通过复制的方式创建一个新的邮件对象，如果需要改变某部分内
7、容，无须修改原始的邮件对象，只需要修改复制后得到的邮件对象即可。使用原型模式设计该系统。在本实例中使用浅克隆实现邮件复制，即复制邮件(Email)的同时不复制附件(Attachment)。原型模式原型模式实例与解析 n实例一：邮件复制（浅克隆）原型模式原型模式实例与解析 n实例一：邮件复制（浅克隆）参考代码 (sample01)演示演示演示演示原型模式原型模式实例与解析 n实例二：邮件复制（深克隆）使用深克隆实现邮件复制，即复制邮件的同时复制附件。 原型模式原型模式实例与解析 n实例二：邮件复制（深克隆） 原型模式原型模式实例与解析 n实例二：邮件复制（深克隆）参考代码 (sample02)演
8、示演示演示演示原型模式模式优点n当创建新的对象实例较为复杂时，使用原型模式可以简化对象的创建过程简化对象的创建过程，通过一个已有实例可以提高新提高新实例的创建效率实例的创建效率。n扩展性较好，由于在原型模式中提供了抽象原型类，在客户端可以针对抽象原型类进行编程，而将具体原型类写在配置文件中，增加或减少产品类对原有系统都没有任何影响。 原型模式模式优点n原型模式提供了简化的创建结构，工厂方法模式常常需要有一个与产品类等级结构相同的工厂等级结构，而原型模式就不需要这样，原型模式中产品的复制是通过封装在原型类中的克隆方法实现的，无须专门的工厂类来创建产品。n可以使用深克隆的方式保存对象的状态，使用原
9、型模式将对象复制一份并将其状态保存起来，以便在需要的时候使用（如恢复到某一历史状态），可辅助实现撤销操作。原型模式模式缺点n需要为每一个类配备一个克隆方法需要为每一个类配备一个克隆方法，而且这个克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，不一定是件容易的事，必须修改其源代码，违背了“开闭原则”。n在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码，而且当对象之间存在多重的嵌套引用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现起来可能会比较麻烦。原型模式模式适用环境 n创建新对象成本较大创建新对象成本较大，如创建对象的构造函数非常的复杂，在执行这个构造函
10、数时会消耗较多的CPU或内存资源，同时，这个构造函数中的一些信息又没有什么变化，新的对象可以通过原型模式对已有对象进行复制来获得，如果是相似对象，则可以对其属性稍作修改。n如果系统要保存对象的状态系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小，或者对象本身占内存不大的时候，也可以使用原型模式配合备忘录模式来应用。相反，如果对象的状态变化很大，或者对象占用的内存很大，那么采用状态模式会比原型模式更好。原型模式模式适用环境 n需要避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时，并且类的实例对象只能有几个不同状态组合中的一种时，建立相应数目的原型并克隆它们可能比每次
11、用合适的状态手工实例化该类更方便一些。n比如在画图工具里，要画圆只需要拖动工具条的画圆工具到绘图区即可，而不需要从头开始一点一点的画一个圆，而且如果需要不同大小和颜色的圆，只需要复制几个圆，然后再修改他们的大小和颜色即可。原型模式模式应用n(1) 原型模式应用于很多软件中，如果每次创建一个对象要花大量时间，原型模式是最好的解决方案。很多软件提供的复制复制(Ctrl + C)和粘贴和粘贴(Ctrl + V)操作操作就是原型模式的应用，复制得到的对象与原型对象是两个类型相同但内存地址不同的对象，通过原型模式可以大大提高对象的创建效率。原型模式模式应用n(2) 在Struts2中为了保证线程的安全性
12、，Action对对象象的的创创建建使使用用了了原原型型模模式式，访问一个已经存在的Action对象时将通过克隆的方式创建出一个新的对象，从而保证其中定义的变量无须进行加锁实现同步，每一个Action中都有自己的成员变量，避免Struts1因使用单例模式而导致的并发和同步问题。n(3) 在Spring中，用户也可以采采用用原原型型模模式式来来创创建建新新的的bean实实例例，从而实现每次获取的是通过克隆生成的新实例，对其进行修改时对原有实例对象不造成任何影响。原型模式模式扩展n带原型管理器的原型模式原型管理器(Prototype Manager)是将多个原型对象存储在一个集合中供客户端使用，它是
13、一个专门负责克隆对象的工厂，其中定义了一个集合用于存储原型对象，如果需要某个原型对象的一个克隆，可以通过复制集合中对应的原型对象来获得。在原型管理器中针对抽象原型类进行编程，以便扩展。 原型模式模式扩展n带原型管理器的原型模式原型模式模式扩展n带原型管理器的原型模式参考代码 (原型管理器)演示演示演示演示原型模式模式扩展n相似对象的复制 很多情况下，复制所得到的对象与原型对象并不是完全相同的，它们的某些属性值存在异同。通过原通过原型模式获得相同对象后可以再对其属性进行修改，型模式获得相同对象后可以再对其属性进行修改，从而获取所需对象。从而获取所需对象。如多个学生对象的信息的区别在于性别、姓名和
14、年龄，而专业、学院、学校等信息都相同，为了简化创建过程，可以通过原型模式来实现相似对象的复制。 原型模式模式扩展n相似对象的复制 参考代码 (相似对象的复制)演示演示演示演示小结原型模式是一种对象创建型模式，用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。原型模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无须知道任何创建的细节。原型模式的基本工作原理是通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝原型自己来实现创建过程。原型模式包含三个角色：抽象原型类是定义具有克隆自己的方法的接口；具体原型类实现具体的克隆方法，在克隆方法中返回自己的一个克隆
15、对象；让一个原型克隆自身从而创建一个新的对象，在客户类中只需要直接实例化或通过工厂方法等方式创建一个对象，再通过调用该对象的克隆方法复制得到多个相同的对象。在Java中可以直接使用Object提供的clone()方法来实现对象的克隆，能够实现克隆的Java类必须实现一个标识接口Cloneable，表示这个Java类支持复制。小结在浅克隆中，当对象被复制时它所包含的成员对象却没有被复制；在深克隆中，除了对象本身被复制外，对象包含的引用也被复制，也就是其中的成员对象也将复制。在Java语言中，通过覆盖Object类的clone()方法可以实现浅克隆；如果需要实现深克隆，可以通过序列化等方式来实现。原型模式最大的优点在于可以快速创建很多相同或相似的对象，简化对象的创建过程，还可以保存对象的一些中间状态；其缺点在于需要为每一个类配备一个克隆方法，因此对已有类进行改造比较麻烦，需要修改其源代码，并且在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码。原型模式适用情况包括：创建新对象成本较大，新的对象可以通过原型模式对已有对象进行复制来获得；系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小；需要避免使用分层次的工厂类来创建分层次的对象，并且类的实例对象只有一个或很少的几个组合状态，通过复制原型对象得到新实例可能比使用构造函数创建一个新实例更加方便。
