【设计模式与Android】原型模式——复制中心走出来的克隆人

什么是原型模式

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所谓原型模式，就是用原型实例来指定创建对象的种类，并通过复制这些原型创建新的对象的设计模式。原型模式一般用于创建复杂的或者构建耗时的实例，或者用于只读对象的修改。

原型模式的实现方式

（1）浅拷贝

当代的每个程序员小时候都玩过《尤里的复仇》这款游戏，游戏中的“尤里”阵营有个兵种叫“尤里复制人”，每个尤里复制人都和尤里长得一模一样，除了没有坐骑之外。

public classYuri{

    privateStringname="Yuri";

    privateArrayListwords=newArrayList<>();

    public voidsetName(String name) {
        this.name= name;
    }

    public voidaddWord(String word){
        this.words.add(word);
    }

    @Override
    protectedYuri clone(){
        try{
            return(Yuri)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e){
            return null;
        }
    }

    @Override
    publicString toString() {
        return"Yuri{"+
                "name='"+name+'\''+
                ", words="+words.toString() +
                '}';
    }
}

如上，重写了clone()方法。在执行如下代码时：

Yuri yuri =newYuri();
yuri.setName("Yuri");
yuri.addWord("My name is Yuri");
yuri.addWord("You mind is clear");

Yuri yuri_copyer = yuri.clone();
yuri.setName("Yuri's copyer");

yuri.addWord("I'm not the only one true Yuri");

Log.e("yuri_copyer",yuri_copyer.toString());
Log.e("yuri",yuri.toString());

会惊奇地发现两行Log一模一样，这是因为这种原型模式的实现方式只拷贝其引用，换句话说就是并没有将原型对象中的所有字段都重新构造一份，只是用复制对象的字段引用原型对象中的字段，因此被称为“浅拷贝”或“影子拷贝”。

（2）深拷贝

我们把上文的clone()方法修改一下：

@Override
protectedYuri clone(){
    try{
        Yuri copyer = (Yuri)super.clone();
        copyer.name=this.name;
        copyer.words= (ArrayList)this.words.clone();
        returncopyer;
    }catch(CloneNotSupportedException e){
        return null;
    }
}

如上，这种实现方式调用了的clone()方法，这样可以保证副本被修改时不影响原始对象，因此被称为“深拷贝”，又叫做“保护性拷贝”。

Android源码中的原型模式

（1）ArrayList

严格来说ArrayList并不算是Android源码中的类，但应该是Android开发者最常用的类，ArrayList的clone()代码如下：

/**
* Returns a shallow copy of thisArrayList instance. (The
* elements themselves are not copied.)
*
*@returna clone of thisArrayList instance
*/
publicObject clone() {
    try{
        ArrayList v = (ArrayList)super.clone();
        v.elementData = Arrays.copyOf(elementData,size);
        v.modCount=0;
        returnv;
    }catch(CloneNotSupportedException e) {
        // this shouldn't happen, since we are Cloneable
        throw newInternalError(e);
    }
}

大家可以看到size并没有被clone，因为size是基础类型而不是引用类型，所以不需要clone。细心的读者可以看到注释里面的“shallow copy”，但这实际上是一个典型的深拷贝。

（3）Intent

Android系统加入Intent机制的意义在于大大降低了Android四大组件之间的耦合度。Intent的clone()代码如下：

@Override
publicObject clone() {
return newIntent(this);
}

/**
* Copy constructor.
*/
publicIntent(Intent o) {
    this.mAction= o.mAction;
    this.mData= o.mData;
    this.mType= o.mType;
    this.mPackage= o.mPackage;
    this.mComponent= o.mComponent;
    this.mFlags= o.mFlags;
    this.mContentUserHint= o.mContentUserHint;
    if(o.mCategories !=null) {
        this.mCategories=newArraySet(o.mCategories);
    }
    if(o.mExtras !=null) {
        this.mExtras=newBundle(o.mExtras);
    }
    if(o.mSourceBounds !=null) {
        this.mSourceBounds=newRect(o.mSourceBounds);
    }
    if(o.mSelector !=null) {
        this.mSelector=newIntent(o.mSelector);
    }
    if(o.mClipData !=null) {
        this.mClipData=newClipData(o.mClipData);
    }
}

Intent的clone()内部并没有调用super.clone()，而是调用了new Intent(this)。

Android开发中如何利用原型模式

（1）Object的clone()方法直接操作二进制流，效率非常高。在对象的初始化要消耗非常多的资源时，或者用new来实例化一个对象时需要非常繁琐的数据准备或访问权限时，可以使用原型模式提高效率、避免消耗资源。

（2）对深拷贝生成的副本进行修改不会影响原始对象。当一个对象会被不同对象用不同方式修改时，可以用原型模式产生副本供调用者使用。

需要注意的几个问题

（1）原型模式在clone()的时候不会重新执行构造函数，可能会出现问题。

（2）在某些对象构造非常简单的情况下，比如上文提到的Intent，重新new一个比clone()快，因此不要滥用原型模式

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