漫画：什么是 “原型模式” ？-

沙海

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2021年7月12日06:17:45Java评论36字数 4440阅读14分48秒阅读模式

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小灰的原型被留在现实中，而三个复制体分别提供了吃得好、睡得好、玩得开心三种不同环境，小灰的原型则不受三个复制体的影响。Object类里的，Cloneable是一个标识接口，标识这个类的对象是可被拷贝的，如果没有实现Cloneable接口，却调用了clone()方法，就会报错。浅拷贝是在按位(bit)拷贝对象，这个对象有着原始对象属性值的一份精确拷贝。绝大多数设计模式都是牺牲性能提升开发效率的，原型模式则是为数不多的牺牲开发效率提升性能的设计模式。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

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漫画：什么是 “原型模式” ？

原创东风玖哥，小灰程序员小灰文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

收录于话题文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

#设计模式4文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

#Java3文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

#程序员5文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

#面向对象1文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

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假如有一天，小灰被外星人抓走了，外星人要拿小灰做实验，想了解小灰在吃得好、睡得好、玩得开心的场景下，与现实中小灰的生存状态有什么区别。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

于是，外星人克隆了几个一模一样的小灰：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

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就这样，小灰的原型被留在现实中，而三个复制体分别提供了吃得好、睡得好、玩得开心三种不同环境，小灰的原型则不受三个复制体的影响。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

过了一段时间，我们来观察一下本体与分身的生存状态：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

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在Java语言中，Object类实现了Cloneable接口，一个对象可以通过调用Clone()方法生成对象，这就是原型模式的典型应用。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

但需要注意的是，clone()方法并不是Cloneable接口里的，而是Object类里的，Cloneable是一个标识接口，标识这个类的对象是可被拷贝的，如果没有实现Cloneable接口，却调用了clone()方法，就会报错。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

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// protected native Object clone() throws

 CloneNotSupportedException;protected Object clone() throws

CloneNotSupportedException {    if (!(this instanceof Cloneable)) {        throw new CloneNotSupportedException(

"Class " + getClass().getName() +

" doesn't implement Cloneable");    }    return internalClone();}// Native helper method for cloning.private native Object internalClone();

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Java中的数据类型，分为基本类型和引用类型。在一个方法里的变量如果是基本类型的话，变量就直接存储在这个方法的栈帧里，例如int、long等；而引用类型则在栈帧里存储这个变量的指针，指向堆中该实体的地址，例如String、Array等。深拷贝和浅拷贝是只针对引用数据类型的。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

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比如一个方法有一个基本类型参数和一个引用类型参数，在方法体里对参数重新赋值，会影响传入的引用类型参数，而不会影响基本类型参数，因为基本类型参数是值传递，而引用类型参数是引用传递。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

先定义一个用户类：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

// 这是一个非常简单的用户类public class User {    private String name;    private int age;    public User(String name, int age) {        this.name=name;        this.age=age;    }    public String getName() {        return name;    }    public void setName(String name) {        this.name = name;    }    public int getAge() {        return age;    }    public void setAge(int age) {        this.age = age;    }    @Override    public String toString() {        return "User{name='" + name + ", age=" + age +'}';    }}

测试：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

private int x=10;public void updateValue(int value){    value = 3 * value;}private User user= new User("大黄",20);public void updateUser(User student){    student.setName("小灰");    student.setAge(18);}public void test(){    System.out.println("调用前x的值："+x);    updateValue(x);    System.out.println("调用后x的值："+x);    System.out.println("调用前user的值："+user.toString());    updateUser(user);    System.out.println("调用后user的值："+user.toString());}

Log打印结果如下：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

调用前x的值：10文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

调用后x的值：10文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

调用前user的值：User{name='大黄, age=20}文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

调用后user的值：User{name='小灰, age=18}文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

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传递基本类型的方法（updateValue()）流程图：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

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传递引用类型的方法（updateUser()）流程图：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

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这其中也包含着例外，比如String类型和大小不超过127的Long类型，虽然也是引用类型，却像基本类型一样不受影响。这是因为它们会先比较常量池维护的值，这涉及VM的内容，今天不做过多讨论。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

浅拷贝是在按位（bit）拷贝对象，这个对象有着原始对象属性值的一份精确拷贝。我们结合应用场景分析一下，还是刚才的User类，我们增加一个存放地址的内部类Address，我们需要用户信息可以被其他module查询，但是不允许它们被其他module修改，新增代码如下：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

// 这是一个稍微复杂的、支持拷贝的用户类public class User implements Cloneable {

// ……省略上文代码……    private Address address;    @NonNull    @NotNull    @Override    public User clone() {        try{            return (User)super.clone();        }catch (CloneNotSupportedException e) {            e.printStackTrace();        }        return null;    }    public class Address{        // 地市        public String city;        // 区县        public String county;        // 乡镇街道        public String street;    } }

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// 这是一个更复杂的、支持深拷贝的用户类public class User implements Cloneable {    // ……省略上文代码……    @NonNull    @NotNull    @Override    public User clone() {        try{            User newUser = (User)super.clone();            newUser.setName(this.name);            newUser.setAddress(this.address.clone());            return newUser;        }catch (CloneNotSupportedException e) {            e.printStackTrace();        }        return null;    }    public class Address implements Cloneable{        // ……省略上文代码……        @NonNull        @NotNull        @Override        public Address clone() {            try{                Address newAddress = (Address)super.clone();                newAddress.city = this.city;                newAddress.county = this.county;                newAddress.street = this.street;                return newAddress;            }catch (CloneNotSupportedException e) {                e.printStackTrace();            }            return null;        }    }}

需要注意的是，上面代码的深拷贝其实并不彻底，因为彻底的深拷贝几乎是不可能实现的，那样不但可能存在引用关系非常复杂的情况，也可能存在引用链的某一级上引用了一个没有实现Cloneable接口的第三方对象的情况。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

绝大多数设计模式都是牺牲性能提升开发效率的，原型模式则是为数不多的牺牲开发效率提升性能的设计模式。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

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private User user= new User("大黄",20);public void testNew(){    User user1 = new User("小灰",18);}public void testClone(){    User user2 = user.clone();}

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通过ASM工具查看bytecode，可以看出二者对栈资源的消耗：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

// access flags 0x1文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

public testNew()V文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

……省略……文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

MAXSTACK = 4文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

MAXLOCALS = 2文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

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// access flags 0x1文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

public testClone()V文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

……省略……文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

MAXSTACK = 1文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

MAXLOCALS = 2文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

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@Overridepublic Object clone() {    return new Intent(this);}

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最后我们来总结一下原型模式的核心用途：文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

1.解决构建复杂对象的资源消耗问题，提升创建对象的效率。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

2.保护性拷贝，防止外部对只读对象进行需修改。文章源自JAVA秀-https://www.javaxiu.com/37496.html

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