5분 만에 마스터 프로토타입 모드

안녕하세요 여러분, 저는 Lao Tian입니다. ​​오늘은 디자인 패턴에 대해 原型模式 여러분과 공유하겠습니다. 적절한 인생 이야기와 실제 프로젝트 시나리오를 사용하여 디자인 패턴에 대해 이야기하고 마지막으로 디자인 패턴을 한 문장으로 요약합니다.

Story

아직도 기억나네요. 4학년 때 일자리를 구하던 중 우연히 인터넷에서 비교적 아름다운 프로그래머 이력서 템플릿을 발견했는데, 그 후 학급 전체가 복사하기 시작했습니다. 미친듯한 이력서 (U disk) 동시에 몇몇 학생들은 자신의 과거 이력서를 내용이나 이름을 바꾸지 않고 그대로 복사해 면접관(캠퍼스 모집 면접관)에게 제출했다는 농담도 나왔다. 나중에는 모두가 결과를 추측할 수 있을 것입니다. 모두가 인턴십에 나섰고, 그들 중 일부는 여전히 일자리를 찾고 있었습니다. 회사 면접관과 다른 반 친구들의 피드백: 똑같은 이력서를 여러 장 받았습니다. 돌아와서 이야기를 나눈 후 모두가 문제가 무엇인지 알고 복사하여 제출했다고 인정했습니다. 전혀 바꾸지 않고.

이력서 사본을 두 가지 유형으로 나눕니다:

• 하나는 이력서를 복사한 후 내용을 수정하는 방법
• 다른 하나는 내용을 변경하지 않고 이력서를 복사하는 방법입니다.

프로토타입 패턴 정의

프로토타입 인스턴스를 사용하여 생성할 객체의 종류를 지정하고, 이 프로토타입에 대처하여 새로운 객체를 생성합니다

대략 의미: 객체 생성을 지정합니다. 프로토타입 인스턴스 유형을 사용하고 이러한 프로토타입을 복사하여 새 객체를 생성합니다.

프로토타입 모드: Prototype Pattern, 창의적인 모드입니다.

호출자는 생성 세부 정보를 알 필요가 없으며 객체를 생성하기 위해 생성자를 호출할 필요도 없습니다.

사용 시나리오

프로토타입 모드에는 다음과 같은 사용 시나리오가 있습니다.

• 클래스 초기화는 더 많은 리소스를 소비합니다
• new로 생성된 객체는 매우 지루한 프로세스(데이터 준비, 액세스 권한 등)가 필요합니다.
• 생성자가 더 복잡합니다
• 객체는 루프 본문 내에서 생성됩니다
• Spring에서는 프로토타입 패턴이 널리 사용됩니다. 예: scope='prototype'scope='prototype'

我们可以将一些getter和setter之类封装成一个工厂方法，然后对于使用的人来说，调用方法就可以了，不需要知道里面的getter和setter是怎么处理的。我们也可以使用JDK提供的实现Cloneable接口，实现快速复制。

创建对象的四种方式：

new、反射、克隆、序列化

实际案例

大家是否有遇到过这种常见，就是项目中规定，不能把与数据库表映射的entity类返回给前端，所以通常返回给前端的有各种O，比如：XxxVO、XxxBO、XxxDTO...

这时候就会出现下面的场景，大家也想已经猜到了。

下面是与数据库表映射的UserEntity

일부 getter 및 setter를 팩토리 메서드로 캡슐화한 다음 사용자를 위해 메서드를 호출하면 됩니다. 내부의 getter와 setter가 어떻게 처리되는지 알 필요가 없습니다. JDK에서 제공되는 구현복제 가능 인터페이스로 빠른 복사가 가능합니다.

객체를 생성하는 네 가지 방법:

새로 만들기, 반사, 복제, 직렬화🎜

실제 사례

以下是代码的实现：

//用户地址信息
public class UserAddress  implements Serializable{
    private String province;
    private String cityCode;

    public UserAddress(String province, String cityCode) {
        this.province = province;
        this.cityCode = cityCode;
    }
}
//用户信息
public class User implements Cloneable {
    private int age;
    private String name;
    //用户地址信息
    private UserAddress userAddress;

    //getter setter 省略

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { 
        return super.clone();
    }
}
//测试
public class UserTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        User user = new User();
        user.setAge(20);
        user.setName("田维常");
        UserAddress userAddress = new UserAddress("贵州", "梵净山");
        user.setUserAddress(userAddress);

        User clone = (User) user.clone();

        System.out.println("克隆前后UserAddress比较：" + (user.getUserAddress() == clone.getUserAddress()));
    }
}

输出结果

克隆前后 UserAddress 比较：true

两个对象属性 UserAddress 指向的是同一个地址。

这就是所谓的浅克隆，只是克隆了对象，对于该对象的非基本类型属性，仍指向原来对象的属性所指向的对象的内存地址。

关系如下：

深克隆

关于深克隆，我们来用一个很经典的案例，西游记里的孙悟空。一个孙悟空能变成n多个孙悟空，手里都会拿着一个金箍棒。

按照前面的浅克隆，结果就是：孙悟空倒是变成很多孙悟空，但是金箍棒用的是同一根。

深克隆的结果是：孙悟空变成了很多个，金箍棒也变成很多个根。

下面我们用代码来实现：

//猴子，有身高体重和生日
public class Monkey {
    public int height;
    public int weight;
    public Date birthday;
}

孙悟空也是猴子，兵器 孙悟空有个金箍棒：

import java.io.Serializable;
//孙悟空的金箍棒
public class JinGuBang implements Serializable{
    public float  h=100;
    public float  d=10;
    //金箍棒变大
    public void big(){
        this.h *=10;
        this.d *=10;
    }
    //金箍棒变小
    public void small(){
        this.h /=10;
        this.d /=10;
    }
}

齐天大圣孙悟空：

import java.io.*;
import java.util.Date;

//孙悟空有七十二变,拔猴毛生成一个金箍棒
//使用JDK的克隆机制，
//实现Cloneable并重写clone方法
public class QiTianDaSheng extends Monkey implements Cloneable, Serializable {

    public JinGuBang jinGuBang;

    public QiTianDaSheng() {
        this.birthday = new Date();
        this.jinGuBang = new JinGuBang();
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return this.deepClone();
    }

    //深克隆
    public QiTianDaSheng deepClone() {
        try {
            //内存中操作完成、对象读写，是通过字节码直接操作
            //与序列化操作类似
            ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
            oos.writeObject(this);

            ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ObjectInputStream bis = new ObjectInputStream(bais);

            //完成一个新的对象,底层是使用new创建的一个对象
            //详情可以了解readObject方法
            QiTianDaSheng qiTianDaSheng = (QiTianDaSheng) bis.readObject();
            //每个猴子的生日不一样，所以每次拷贝的时候，把生日改一下
            qiTianDaSheng.birthday = new Date();
            return qiTianDaSheng;
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    //浅克隆，就是简单的赋值
    public QiTianDaSheng shalllowClone(QiTianDaSheng target) {
        QiTianDaSheng qiTianDaSheng = new QiTianDaSheng();
        qiTianDaSheng.height = target.height;
        qiTianDaSheng.weight = target.weight;

        qiTianDaSheng.jinGuBang = target.jinGuBang;
        qiTianDaSheng.birthday = new Date();
        return qiTianDaSheng;

    }
}

接着我们就来测试一下：

public class DeepCloneTest {
    public static void main(String[] args) {
        QiTianDaSheng qiTianDaSheng = new QiTianDaSheng();
        try {
            QiTianDaSheng newObject = (QiTianDaSheng) qiTianDaSheng.clone();
            System.out.print("深克隆后 ");
            System.out.println("金箍棒是否一直：" + (qiTianDaSheng.jinGuBang == newObject.jinGuBang));
            
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
        
        QiTianDaSheng newObject=qiTianDaSheng.shalllowClone(qiTianDaSheng);
        System.out.print("浅克隆后 ");
        System.out.println("金箍棒是否一直：" + (qiTianDaSheng.jinGuBang == newObject.jinGuBang));
    }
}

输出结果为：

深克隆后 金箍棒是否一直：false
浅克隆后 金箍棒是否一直：true

结论

深克隆后每个孙悟空都有自己的金箍棒，而浅克隆后每个孙悟空用的金箍棒实质上还是同一根。

总结

切记：深和浅，指的是克隆对象里的属性（引用类型）是否指向同一个内存地址。

为了更深刻的理解深克隆和浅克隆，我们回答文中的简历拷贝的故事。

• 딥 카피: 이력서를 복사한 후 이력서의 정보를 수정하여 나만의 이력서로 만드세요.
• 얕은 카피: 이력서를 복사해도 이력서 내용이 전혀 변경되지 않습니다.

장점:

• Java 프로토타입 모드는 메모리 바이너리 스트림 복사를 기반으로 하며 직접 새로 작성하는 것보다 성능이 좋습니다.
• 심층 복제를 사용하여 객체 상태를 저장하고, 이전 복사본을 저장(복제)할 수 있으며, 수정 시 실행 취소 기능으로 작동할 수 있습니다.

단점:

• 변환 중에 기존 클래스를 수정해야 하며 이는 "열기 및 닫기 원칙"을 위반합니다.
• 객체 사이에 중첩된 참조가 여러 개 있는 경우 각 레이어를 복제해야 합니다.

프로토타입 패턴의 정의, 사용 시나리오, 실제 사례, 얕은 복제, 깊은 복제, 장점과 단점 등을 포괄적으로 설명했습니다.