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Android设计模式之(三)原型模式

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介绍

原型模式是一种创建型的模式。原型表示该模式有一个样板实例，用户从这个样板对象中复制出一个内部属性一致的对象，被复制的实例就称为原型。原型模式多用于创复杂的或者构造耗时的实例，因为这种情况下，复制一个已经存在的实例可以使程序运行更高效。

定义

用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。

使用场景

  1. 类初始化需要消耗非常多的资源，包括数据、硬件资源等，通过原型拷贝避免这些消耗。
  2. 通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，这时可以使用原型模式。
  3. 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，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用，即保护性拷贝。

需要注意的是，通过实现Cloneable接口的原型模式在调用clone函数构造实例时并不一定比通过new操作速度快，只有当通过new构造对象较为耗时或者资源消耗比较大时，通过clone方法才能获得效率上的提升。因此，使用Cloneable时需要考虑构建对象的成本以及做一些效率上的测试。当然，实现原型模式也并不一定非要实现Cloneable接口，也有其他的实现方式。

UML类图

原型模式的UML类图如下：

原型模式的UML类图

角色介绍：

  • Client：客户端用户
  • Prototype：抽象类或者接口，声明具clone的能力
  • ConcretePrototype：具体的原型类

实现

下面以简单的文档拷贝为例来演示一下简单的原型模式，例子中首先创建一个文档对象，即WordDocument，这个文档包括文字和图片。用户经过产时间的内容编辑后，打开该文档做进一步的编辑，但是这个文档编辑后是否被采用还不确定，因此为了安全起见，用户需要将当前文档拷贝一份，然后再在这个文档副本上进行修改。如下所示

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package com.lgq.pattern.prototype;
import java.util.ArrayList;
/**
 * 文档类型，扮演的是ConcretePrototype角色，而Cloneable是代表Prototype角色
 * @author liuguoquan
 *
 */
public class WordDocument implements Cloneable{
	//文本
	private String text;
	//图片名列表
	private ArrayList<String> images = new ArrayList<>();
	public WordDocument() {
		// TODO Auto-generated constructor stub
		System.out.println("---WordDocument构造函数---");
	}
	public String getText() {
		return text;
	}
	public void setText(String text) {
		this.text = text;
	}
	public ArrayList<String> getImages() {
		return images;
	}
	public void addImage(String image) {
		images.add(image);
	}
	@Override
	protected WordDocument clone() {
		// TODO Auto-generated method stub
		try {
			WordDocument document = (WordDocument) super.clone();
			document.text = this.text;
			//浅拷贝
			document.images = this.images;
			//深拷贝
//			document.images = (ArrayList<String>) this.images.clone();
			return document;
		} catch (Exception e) {
			// TODO: handle exception
		}
		return null;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "WordDocument [text=" + text + ", images=" + images + "]";
	}
}
package com.lgq.pattern.prototype;
public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		WordDocument document = new WordDocument();
		document.setText("这是一篇文档");
		document.addImage("image1");
		document.addImage("image2");
		System.out.println(document.toString());
		//拷贝一份副本
		WordDocument document2 = document.clone();
		System.out.println(document2.toString());
		//修改文档副本，不会影响原始文档
		document2.setText("这是修改过的document2文档");
		System.out.println(document2.toString());
		System.out.println(document.toString());
	}
}
打印结果：
---WordDocument构造函数---
WordDocument [text=这是一篇文档, images=[image1, image2]]
WordDocument [text=这是一篇文档, images=[image1, image2]]
WordDocument [text=这是修改过的document2文档, images=[image1, image2]]
WordDocument [text=这是一篇文档, images=[image1, image2]]

需要注意的是，上述的例子中WordDocument的构造函数只运行了一次，通过clone拷贝对象时并不会执行构造函数！

总结

原型模式本质上是对象拷贝，容易出现的问题是深拷贝、浅拷贝。使用原型模式可以解决构建复杂对象的资源消耗问题，能够在某些场景下提升创建对象的效率。还有一个重要用途就是保护性拷贝，也就是某个对象对外可能是只读的，为了防止外部对这个只读对象修改，通过可以通过返回一个对象拷贝的形式实现只读的限制。

优点

原型模式是在内存中二进制流的拷贝，要比直接new一个对象性能好很多，特别是要在一个循环体内产生大量的对象时，原型模式可以更好地体现其优点。

缺点

直接在内存中拷贝时，构造函数是不会执行的，在实际开发中应该注意这个潜在的问题。

刘涤生 wechat