Android源碼設計模式——原型模式

上篇博客學習了Build模式，本篇博客學習一下原型模式，其實說到原型模式，剛開始聽的時候一臉懵逼，但是學習完了之後，真的是感覺簡單。

原型模式介紹

原型模式是創建型模式的一種，其實就是想要以某一個對象爲“模版”，“複製”出相同的對象，也就是“克隆”出一摸一樣的對象。原型模式多用於需要構建複雜的對象時使用。因爲此時“複製”一個對象比創建new一個對象效率更高。

原型模式定義

用原型對象的實例執行創建對象的種類，並通過拷貝創建出新的對象

原型模式的使用場景

1. 創建new一個對象需要消耗非常多的資源，這個資源包括數據，硬件的消耗等，通過複製拷貝的方式避免過的消耗資源
2. 一個對象可能在多個地方使用，並且使用的地方都可能修改這個對象的屬性值，此時應該拷貝若干份對象，給不同的調用者使用
3. 通過new創建對象需要複雜的數據準備或者數據設置，這時可以直接拷貝複製對象。

一般來說，我們實現原型模式的方法有兩種：

1. 原型對象實現Cloneable接口，然後在clone方法內，調用父類的對象clone方法拷貝對象。
2. 不使用Cloneable接口，自行在clone方法內處理邏輯

原型模式的簡單實現（實現Cloneable接口）

示例：假設現在我們正在寫一個文檔Document，文檔中包含圖片和文字，用戶寫了很長的文檔，此時需要修改裏面的東西，但是呢，我們又不確定修改編輯後的內容是否會被採用，此時我們就可以拷貝一份文檔Document，這就是典型的：原型模式。

原型

public class Document implements Cloneable{

    private String content; //內容

    private ArrayList<String> imageList = new ArrayList<>(); //圖片

    public Document() {
        Log.e("Document:", "構造方法");
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }

    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    public List<String> getImageList() {
        return imageList;
    }

    public void addImage(String image) {
        this.imageList.add(image);
    }

    @Override
    protected Document clone() {
        Document documentCopy = null;
        try{
            documentCopy = (Document) super.clone();
            documentCopy.content = this.content;
            documentCopy.imageList = this.imageList;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {

        }
        return documentCopy;
    }

    @Override
    public String toString() {
        String diver = "\n------------start-------------\n";
        String contentString = "content = " + this.content + " \n";
        String imageString = "";
        for(String imageValue : imageList) {
            imageString += "圖片：" + imageValue + " \n";
        }
        String end = "------------end-------------\n";
        Log.e("DocumentL:", diver + contentString + imageString + end);
        return diver + contentString + imageString + end;
    }
}

在原型Document中，我們實現了Cloneable接口，在clone方法內，拷貝了Document對象

        Document  document = new Document();
        document.setContent("我是內容");
        document.addImage("我是圖片1");
        document.addImage("我是圖片2");
        document.toString();

        //clone
        Document documentClone = document.clone();
        documentClone.setContent("我是修改後的內容");
        documentClone.addImage("我是圖片3");
        documentClone.toString();

        //再次打印原版
        document.toString();

拷貝的Document對象修改了文本內容，但是原型對象文本內容並沒有被修改。 但是呢，細心的同學可能發現了，拷貝的對象添加了一張圖片，而原型對象中的圖片也隨之被修改了（添加了）。這是爲什麼？

深拷貝和淺拷貝

出現上述問題的原因是因爲是屬於：淺拷貝。

關於深拷貝和淺拷貝，用C++的地址內存來說的話就是：不管是基本數據類型還是引用數據類型，都會在棧中分配一塊內存，基本數據類型在棧中的那塊內存存儲的直接是它的值，而引用數據類型在棧中存儲的是一個地址（相當於一個指針），而這個地址指向了堆中的真正的值。也就是說：引用數據類型真正的值是存放在堆內存中的。

淺拷貝：只用把自己賦值給新對象，而不管自己是什麼類型（引用數據類型還是基本數據類型）；
深拷貝：如果是引用數據類型，就調用起自己的clone方法拷貝，如果是基本數據類型就直接賦值。

還記得我們最早學習Java的時候的：值傳遞和引用傳遞嗎？對，就是這個東西。我們的文本內容是：基本數據類型，而圖片對象是：引用數據類型。此時我們的引用數據類型就相當於是淺拷貝，也就是說：

//直接複製的是值
documentCopy.content = this.content;
//直接傳遞的是數組的引用
documentCopy.imageList = this.imageList;

知道原因後，我們修改clone方法如下：

    @Override
    protected Document clone() {
        Document documentCopy = null;
        try{
            documentCopy = (Document) super.clone();
            ArrayList<String> imageListClone = (ArrayList<String>) this.imageList.clone();
            documentCopy.content = this.content;
            documentCopy.imageList = imageListClone;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {

        }
        return documentCopy;
    }

由於ArrayList類本身實現了Cloneable接口，所以可以直接調用其clone方法複製對象。此時打印結果正確。

原型模式的其它實現方式

Intent的使用相信是非常熟悉的，看如下代碼：

Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_SENDTO, Uri.parse("smsto:123456"));
intent.putExtra("sms_body", "Hello world!");
Intent cloneIntent = (Intent) intent.clone();
startActivity(cloneIntent);

上述代碼是發送短信。clone了Intent對象，我們看下clone方法的源碼：

    @Override
    public Object clone() {
        return new Intent(this);
    }
   private Intent(Intent o, @CopyMode int copyMode) {
        this.mAction = o.mAction;
        this.mData = o.mData;
        this.mType = o.mType;
        this.mPackage = o.mPackage;
        this.mComponent = o.mComponent;

        if (o.mCategories != null) {
            this.mCategories = new ArraySet<>(o.mCategories);
        }

        if (copyMode != COPY_MODE_FILTER) {
            this.mFlags = o.mFlags;
            this.mContentUserHint = o.mContentUserHint;
            this.mLaunchToken = o.mLaunchToken;
            if (o.mSourceBounds != null) {
                this.mSourceBounds = new Rect(o.mSourceBounds);
            }
            if (o.mSelector != null) {
                this.mSelector = new Intent(o.mSelector);
            }

            if (copyMode != COPY_MODE_HISTORY) {
                if (o.mExtras != null) {
                    this.mExtras = new Bundle(o.mExtras);
                }
                if (o.mClipData != null) {
                    this.mClipData = new ClipData(o.mClipData);
                }
            } else {
                if (o.mExtras != null && !o.mExtras.maybeIsEmpty()) {
                    this.mExtras = Bundle.STRIPPED;
                }

                // Also set "stripped" clip data when we ever log mClipData in the (broadcast)
                // history.
            }
        }
    }

在clone的方法內，直接創建了Intent對象。而沒有使用拷貝的方法創建，因此我們可以知道，在實際項目中，我們要根據自身情況看是否要：創建對象。

源碼示例地址：
GitHub示例源碼
GitHub示例源碼
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