详解原型模式

小鱼儿 2023-03-04 11:22 6阅读 0赞

### 原型模式（Prototype） ###

原型模式虽然是创建型的模式，但是与工程模式没有关系，从名字即可看出，该模式的思想就是将一个对象作为原型，对其进行复制、克隆，产生一个和原对象类似的新对象。在Java中，复制对象是通过clone()实现的，先创建一个原型类：

public class Prototype implements Cloneable {   
      
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException {   
            Prototype proto = (Prototype) super.clone();  
            return proto;  
        }  
    }

很简单，一个原型类，只需要实现Cloneable接口，覆写clone方法，此处clone方法可以改成任意的名称，因为Cloneable接口是个空接口，你可以任意定义实现类的方法名，如cloneA或者cloneB，因为此处的重点是super.clone()这句话，super.clone()调用的是Object的clone()方法，而在Object类中，clone()是native的，具体怎么实现，我会在另一篇文章中，关于解读Java中本地方法的调用，此处不再深究。在这儿，我将结合对象的浅复制和深复制来说一下，首先需要了解对象深、浅复制的概念：  
浅复制：将一个对象复制后，基本数据类型的变量都会重新创建，而引用类型，指向的还是原对象所指向的。  
深复制：将一个对象复制后，不论是基本数据类型还有引用类型，都是重新创建的。简单来说，就是深复制进行了完全彻底的复制，而浅复制不彻底。  
此处，写一个深浅复制的例子：

public class Prototype implements Cloneable, Serializable {   
      
        private static final long serialVersionUID = 1L;  
        private String string;  
      
        private SerializableObject obj;  
      
        /* 浅复制 */  
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException {   
            Prototype proto = (Prototype) super.clone();  
            return proto;  
        }  
      
        /* 深复制 */  
        public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {   
      
            /* 写入当前对象的二进制流 */  
            ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();  
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);  
            oos.writeObject(this);  
      
            /* 读出二进制流产生的新对象 */  
            ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());  
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);  
            return ois.readObject();  
        }  
      
        public String getString() {   
            return string;  
        }  
      
        public void setString(String string) {   
            this.string = string;  
        }  
      
        public SerializableObject getObj() {   
            return obj;  
        }  
      
        public void setObj(SerializableObject obj) {   
            this.obj = obj;  
        }  
      
    }  
      
    class SerializableObject implements Serializable {   
        private static final long serialVersionUID = 1L;  
    }

要实现深复制，需要采用流的形式读入当前对象的二进制输入，再写出二进制数据对应的对象。  
我们接着讨论设计模式，上篇文章我讲完了5种创建型模式，这章开始，我将讲下7种结构型模式：适配器模式、装饰模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。其中对象的适配器模式是各种模式的起源，我们看下面的图：  
适配器模式将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的类的兼容性问题。主要分为三类：类的适配器模式、对象的适配器模式、接口的适配器模式。首先，我们来看看类的适配器模式，先看类图：  
核心思想就是：有一个Source类，拥有一个方法，待适配，目标接口时Targetable，通过Adapter类，将Source的功能扩展到Targetable里，看代码：

public class Source {   
      
        public void method1() {   
            System.out.println("this is original method!");  
        }  
    }  
    
    public interface Targetable {   
      
        /* 与原类中的方法相同 */  
        public void method1();  
      
        /* 新类的方法 */  
        public void method2();  
    }  
    
    public class Adapter extends Source implements Targetable {   
      
        @Override  
        public void method2() {   
            System.out.println("this is the targetable method!");  
        }  
    }

Adapter类继承Source类，实现Targetable接口，下面是测试类：

public class AdapterTest {   
      
        public static void main(String[] args) {   
            Targetable target = new Adapter();  
            target.method1();  
            target.method2();  
        }  
    }

输出：
    this is original method!
    this is the targetable method!

这样Targetable接口的实现类就具有了Source类的功能。  
对象的适配器模式  
基本思路和类的适配器模式相同，只是将Adapter类作修改，这次不继承Source类，而是持有Source类的实例，以达到解决兼容性的问题。

只需要修改Adapter类的源码即可：

public class Wrapper implements Targetable {   
      
        private Source source;  
          
        public Wrapper(Source source){   
            super();  
            this.source = source;  
        }  
        @Override  
        public void method2() {   
            System.out.println("this is the targetable method!");  
        }  
      
        @Override  
        public void method1() {   
            source.method1();  
        }  
    }  
    
    //测试类：
    public class AdapterTest {   
      
        public static void main(String[] args) {   
            Source source = new Source();  
            Targetable target = new Wrapper(source);  
            target.method1();  
            target.method2();  
        }  
    }

输出与第一种一样，只是适配的方法不同而已。  
第三种适配器模式是接口的适配器模式，接口的适配器是这样的：有时我们写的一个接口中有多个抽象方法，当我们写该接口的实现类时，必须实现该接口的所有方法，这明显有时比较浪费，因为并不是所有的方法都是我们需要的，有时只需要某一些，此处为了解决这个问题，我们引入了接口的适配器模式，借助于一个抽象类，该抽象类实现了该接口，实现了所有的方法，而我们不和原始的接口打交道，只和该抽象类取得联系，所以我们写一个类，继承该抽象类，重写我们需要的方法就行。看一下类图：  
这个很好理解，在实际开发中，我们也常会遇到这种接口中定义了太多的方法，以致于有时我们在一些实现类中并不是都需要。看代码：

public interface Sourceable {   
        public void method1();  
        public void method2();  
    }  
    抽象类Wrapper2：
    
    public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{   
        public void method1(){ }  
        public void method2(){ }  
    }  
    
    public class SourceSub1 extends Wrapper2 {   
        public void method1(){   
            System.out.println("the sourceable interface's first Sub1!");  
        }  
    }  
    
    public class SourceSub2 extends Wrapper2 {   
        public void method2(){   
            System.out.println("the sourceable interface's second Sub2!");  
        }  
    }  
    
    public class WrapperTest {   
        public static void main(String[] args) {   
            Sourceable source1 = new SourceSub1();  
            Sourceable source2 = new SourceSub2();  
            source1.method1();  
            source1.method2();  
            source2.method1();  
            source2.method2();  
        }  
    }

the sourceable interface's first Sub1!
    the sourceable interface's second Sub2!

达到了我们的效果！总结一下三种适配器模式的应用场景：  
类的适配器模式：当希望将一个类转换成满足另一个新接口的类时，可以使用类的适配器模式，创建一个新类，继承原有的类，实现新的接口即可。  
对象的适配器模式：当希望将一个对象转换成满足另一个新接口的对象时，可以创建一个Wrapper类，持有原类的一个实例，在Wrapper类的方法中，调用实例的方法就行。  
接口的适配器模式：当不希望实现一个接口中所有的方法时，可以创建一个抽象类Wrapper，实现所有方法，我们写别的类的时候，继承抽象类即可。