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Android编程设计模式之原型模式实例详解
时间:2022-06-25 23:09:31 编辑:袖梨 来源:一聚教程网
本文实例讲述了Android编程设计模式之原型模式。分享给大家供大家参考,具体如下:
一、介绍
原型模式是一个创建型的模式。原型二字表明了该模型应该有一个样板实例,用户从这个样板对象中复制出一个内部属性一致的对象,这个过程也就是我们俗称的“克隆”。被复制的实例就是我们所称的“原型”,这个原型也是可定制的。原型模型多用于创建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使程序运行更高效。
二、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。
三、使用场景
(1)类初始化需要消耗非常多的资源,这个资源包括数据、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都需要修改其值时,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,通过实行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说成本较高时,通过clone方法才能够获得效率上的提升。因此,在使用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,实现原型模式也不一定非要实现Cloneable接口,也有其他的实现方式,这里将会对这些一一说明。
四、原型模型的UML类图
图中角色介绍:
Client:客户端用户。
Prototype:抽象类或者接口,声明具备clone能力。
ConcretePrototype:具体的原型类。
五、原型模式的简单实现
下面以简单的文档拷贝为例来演示一下简单的原型模式,我们在这个例子中首先创建了一个文档对象,即WordDocument,这个文档中含有文字和图片。用户经过了长时间的内容编辑后,打算对该文档做进一步的编辑,但是,这个编辑后的文档是否会被采用还不确定,因此,为了安全起见,用户需要将当前文档拷贝一份,然后再在文档副本上进行修改,这与《Effective Java》一书中提到的保护性拷贝有些类似,如此,这个原始文档就是我们上述所说的样板实例,也就是将要被“克隆”的对象,我们成为原型:
示例代码:
/** * 文档类型,扮演的是ConcretePrototype角色,而cloneable是代表prototype角色 */ public class WordDocument implements Cloneable { //文本 private String mText; //图片名列表 private ArrayListmImages = new ArrayList (); public WordDocument(){ System.out.println("-------- WordDocument构造函数 --------"); } public String getText(){ return this.mText; } public void setText(String text){ this.mText = text; } public ArrayList getImages(){ return this.mImages; } public void setImages(ArrayList images){ this.mImages = images; } public void addImage(String img){ this.mImages.add(img); } /** * 打印文档 */ public void showDocument(){ System.out.println("-------- Word Content Start --------"); System.out.println("Text : " + this.mText); System.out.println("Images List : "); for(String image : mImages){ System.out.println("image name : " + image); } System.out.println("-------- Word Content End --------"); } @Override protected WordDocument clone(){ try{ WordDocument doc = (WordDocument)super.clone(); doc.mText = this.mText; doc.mImages = this.mImages; return doc; }catch(Exception e){} return null; } }
执行方法:
public static void main(String[] args) throws IOException { //1.构建文档对象 WordDocument originDoc = new WordDocument(); //2.编辑文档,添加图片等 originDoc.setText("这是一篇文档"); originDoc.addImage("图片一"); originDoc.addImage("图片二"); originDoc.addImage("图片三"); originDoc.showDocument(); //以原始文档为原型,拷贝一份副本 WordDocument doc2 = originDoc.clone(); doc2.showDocument(); //修改文档副本 doc2.setText("这是修改过的Doc2文本"); doc2.addImage("这是新添加的图片"); originDoc.showDocument(); doc2.showDocument(); }
执行结果:
-------- WordDocument构造函数 -------- //originDoc -------- Word Content Start -------- Text : 这是一篇文档 Images List : image name : 图片一 image name : 图片二 image name : 图片三 -------- Word Content End -------- //doc2 -------- Word Content Start -------- Text : 这是一篇文档 Images List : image name : 图片一 image name : 图片二 image name : 图片三 -------- Word Content End -------- //副本修改后originDoc -------- Word Content Start -------- Text : 这是一篇文档 Images List : image name : 图片一 image name : 图片二 image name : 图片三 image name : 这是新添加的图片 -------- Word Content End -------- //副本修改后doc2 -------- Word Content Start -------- Text : 这是修改过的Doc2文本 Images List : image name : 图片一 image name : 图片二 image name : 图片三 image name : 这是新添加的图片 -------- Word Content End --------
这里我们发现通过修改doc2后,只是影响了originDoc的mImages,而没有改变mText。
六、浅拷贝和深拷贝
上述原型模式的实现实际上只是一个浅拷贝,也称影子拷贝,这份拷贝实际上并不是将原始的文档的所有字段都重新构造了一份,而是副本文档的字段引用原始文档的字段,如下图:
细心的读者可能从上面的结果中发现,最后两个文档信息输出是一致的。我们在doc2添加了一张图片,但是,同时也显示在originDoc中,这是怎么回事呢?学习过C++的读者都会有比较深刻的体会,这是因为上文中WordDocument的clone方法中只是简单的进行了浅拷贝,引用类型的新对象doc2.mImages只是单纯的指向了this.mImages引用,并没有重新构造一个mImages对象,然后将原始文档中的图片添加到新的mImages对象中,这样就导致doc2.mImages与原始文档中的是同一个对象,因此,修改了其中一个文档中的图片,另一个文档也会受影响。那么如何解决这个问题呢?答案就是采用深拷贝,即在拷贝对象时,对于引用型的字段也要采用拷贝的形式,而不是单纯引用的形式。
clone方法修改如下(其他不变):
@Override protected WordDocument clone(){ try{ WordDocument doc = (WordDocument)super.clone(); doc.mText = this.mText; //对mImages对象也调用clone()函数,进行深拷贝 doc.mImages = (ArrayList)this.mImages.clone(); return doc; }catch(Exception e){} return null; }
修改后在执行上述代码的结果是:
-------- WordDocument构造函数 -------- //originDoc -------- Word Content Start -------- Text : 这是一篇文档 Images List : image name : 图片一 image name : 图片二 image name : 图片三 -------- Word Content End -------- //doc2 -------- Word Content Start -------- Text : 这是一篇文档 Images List : image name : 图片一 image name : 图片二 image name : 图片三 -------- Word Content End -------- //副本修改后originDoc -------- Word Content Start -------- Text : 这是一篇文档 Images List : image name : 图片一 image name : 图片二 image name : 图片三 -------- Word Content End -------- //副本修改后doc2 -------- Word Content Start -------- Text : 这是修改过的Doc2文本 Images List : image name : 图片一 image name : 图片二 image name : 图片三 image name : 这是新添加的图片 -------- Word Content End --------
可以看出现在互不影响,这个叫做深拷贝。
接着上面的疑问,其实String类型在浅拷贝时和引用类型一样,没有单独复制,而是引用同一地址,因为String没有实现cloneable接口,也就是说只能复制引用。(这里我们可以查看源码可以看到,而ArrayList实现了cloneable接口)但是当修改其中的一个值的时候,会新分配一块内存用来保存新的值,这个引用指向新的内存空间,原来的String因为还存在指向他的引用,所以不会被回收,这样,虽然是复制的引用,但是修改值的时候,并没有改变被复制对象的值。
所以在很多情况下,我们可以把String在clone的时候和基本类型做相同的处理,只是在equals时注意一些就行了。
原型模式是非常简单的一个模式,它的核心问题就是对原始对象进行拷贝,在这个模式的使用过程中需要注意的一点就是:深、浅拷贝的问题。在开发过程中,为了减少错误,作者建议使用该模式时尽量使用深拷贝,避免操作副本时影响原始对象的问题。
七、Android源码中的原型模式
示例代码:
Uri uri = Uri.parse("smsto:110"); Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_SEND,uri); intent.putExtra("sms_body", "The SMS text"); //克隆 Intent intent2 = (Intent)intent.clone(); startActivity(intent2);
八、总结
原型模式本质上就是对象的拷贝,与C++中的拷贝构造函数有些类似,它们之间容易出现的问题也都是深拷贝、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。
优点:
(1)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对象时,原型模式可能更好的体现其优点。
(2)还有一个重要的用途就是保护性拷贝,也就是对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的修改,通常可以通过返回一个对象拷贝的形式实现只读的限制。
缺点:
(1)这既是它的优点也是缺点,直接在内存中拷贝,构造函数是不会执行的,在实际开发中应该注意这个潜在问题。优点是减少了约束,缺点也是减少了约束,需要大家在实际应用时考虑。
(2)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说成本较高时,通过clone方法才能够获得效率上的提升。
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