设计模式(一): 原型模式

Java 回顾

Java 访问权限控制

方法覆盖 Method Override

方法覆盖中有一些必须要满足的条件, 这些条件基本都是为了保证多态的有效性, 或者说为了符合 里氏替换原则.

1. 子类方法的返回类型可以是父类方法的返回类型的子类.

   Return types may vary among methods that override each other if the return types are reference types. The notion of return-type-substitutability supports covariant returns, that is, the specialization of the return type to a subtype.

2. 子类方法不可以比父类方法抛出更多的 checked 异常, 但可以抛出父类方法抛出异常的子类. 可以抛出更少的异常, 但无法引入新的异常. 但是抛出 unchecked 异常却不受限制.

原型模式

原型模式是一个创建型模式

定义

通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象的类型，然后用复制这个原型对象的办法创建出更多同类型的对象。

使用的原因

• 某些对象可能有复杂的内部结构
• 某些对象可能很难或者无法创建
• 某些对象可能有很复杂的初始窗台

Java 中 clone 的问题

cloneable 是一个标识接口, 不含任何方法.

clone() 方法在 java.lang.Object 中定义, 因此所有对象都有 clone() 方法, 但是要使用 clone() 的类或者其父类必须实现 cloneable 接口才能调用, 否则会抛出 CloneNotSupportedException.

使用 Java 提供的克隆机制, Object 类相当于抽象的原型类, 每个实现 Clone() 方法的子类都是具体的原型类, clone() 作为原型方法.

  protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

因为 Object 中 clone() 的定义为 protected , 要想使用 clone() 就必须**自己或者父类覆盖 clone() **, 把访问权限覆盖为 public.

由于 clone() 是一种 native实现, JNI(Java Native Interface), 所以程序员无法自己实现 clone() 方法, 只能调用父类的: super.clone() .

抽象的引用(接口而不是抽象类) 无法调用 clone() 方法, 只有具体的引用才有 clone() 方法, 这违反了针对抽象编程的原则 (DIP, 依赖倒转原则).

因为单例模式中必须维持一个全局唯一的对象, 所以必须(?) 覆盖 clone() 方法并显示地抛出 CloneNotSupportedException , 以防其某个父类覆盖了 clone().

浅拷贝与深拷贝

Java 的提供克隆机制只是 shallow copy

浅拷贝

新的对象中的引用类型属性也跟原来的对象一样, 即指向的是同一个对象, 这样的拷贝只拷贝了第一层, 所以叫做浅拷贝.

深拷贝

深拷贝不仅仅为原始类型生成新的副本, 而且所有的引用类型属性也都新创建一份. 新的对象中的引用属性的值与原来的对象不同.

深拷贝与 final 属性不兼容, 深拷贝实际上相当于一个没有参数的构造函数, 在实例化一个对象的时候 final属性都已经被赋值了, 就无法再次赋值了, 所以无法深拷贝.

通过序列化和反序列化实现深拷贝

要保证将要序列化的对象的所有属性都实现了 Serializable 接口

使用 ObjectOutputStream 将对象序列化到流中, 然后从 ObjectInputStream 中读取并强制转型为传入时的对象.

序列化的开销非常大, 比 clone() 方法要慢数百倍.