原型模式

1 克隆羊问题

现在有一只羊 tom，姓名为: tom, 年龄为：1，颜色为：白色，请编写程序创建和 tom 羊属性完全相同的 10
只羊。

2 传统方式解决克隆羊问题

1) 思路分析(图解)

Sheep类

package com.lin.prototype; public class Sheep { private String name; private int age; private String color; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public String getColor() { return color; } public void setColor(String color) { this.color = color; } public Sheep(String name, int age, String color) { super(); this.name = name; this.age = age; this.color = color; } @Override public String toString() { return "Sheep [name=" + name + ", age=" + age + ", color=" + color + "]"; } }

Client类

package com.lin.prototype; import com.lin.prototype.puls.Sheep; public class Client { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { Sheep sheep = new Sheep("tom", 3, "黑色"); Sheep sheep1 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor()); Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor()); Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor()); Sheep sheep4 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor()); Sheep sheep5 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor()); System.out.println(sheep1); System.out.println(sheep2); System.out.println(sheep3); System.out.println(sheep4); System.out.println(sheep5); } }

3 传统的方式的优缺点

1) 优点是比较好理解，简单易操作。
2) 在创建新的对象时，总是需要重新获取原始对象的属性，如果创建的对象比较复杂时，效率较低
3) 总是需要重新初始化对象，而不是动态地获得对象运行时的状态, 不够灵活
4) 改进的思路分析
思路：Java 中 Object 类是所有类的根类，Object 类提供了一个 clone()方法，该方法可以将一个 Java 对象复制一份，但是需要实现 clone 的 Java 类必须要实现一个接口 Cloneable，该接口表示该类能够复制且具有复制的能力 =>原型模式

4 原型模式-基本介绍

基本介绍
1) 原型模式(Prototype 模式)是指：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型，创建新的对象
2) 原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节
3) 工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建，即对象.clone()
4) 形象的理解：孙大圣拔出猴毛，变出其它孙大圣

5 原型模式原理结构图-uml 类图

原理结构图说明
1) Prototype : 原型类，声明一个克隆自己的接口
2) ConcretePrototype: 具体的原型类, 实现一个克隆自己的操作
Client: 让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象(属性一样）

6 原型模式解决克隆羊问题的应用实例

使用原型模式改进传统方式，让程序具有更高的效率和扩展性。
Sheep类

package com.lin.prototype.puls; import java.io.Serializable; public class Sheep implements Cloneable, Serializable{ private static final long serialVersionUID = 12L; private String name; private int age; private String color; private String address = "来自内蒙古"; public Sheep friend; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public String getColor() { return color; } public void setColor(String color) { this.color = color; } public Sheep(String name, int age, String color) { super(); this.name = name; this.age = age; this.color = color; } @Override public String toString() { return "Sheep [name=" + name + ", age=" + age + ", color=" + color + ", address=" + address + "]"; } //克隆该实例，使用默认的clone方法来完成
 @Override protected Sheep clone() { Sheep sheep = null; try { sheep = (Sheep)super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { System.out.println(e.getMessage()); } return sheep; } }

Client类

package com.lin.prototype.puls; public class Client { public static void main(String[] args) { Sheep sheep = new Sheep("tom", 4, "黄色"); sheep.friend = new Sheep("tommon", 4, "黄黑色"); Sheep sheep1 = sheep.clone(); Sheep sheep2 = sheep.clone(); Sheep sheep3 = sheep.clone(); Sheep sheep4 = sheep.clone(); Sheep sheep5 = sheep.clone(); System.out.println(sheep1.hashCode()+"\t"+sheep1+"\t"+sheep1.friend.hashCode()); System.out.println(sheep2.hashCode()+"\t"+sheep2+"\t"+sheep2.friend.hashCode()); System.out.println(sheep3.hashCode()+"\t"+sheep3+"\t"+sheep3.friend.hashCode()); System.out.println(sheep4.hashCode()+"\t"+sheep4+"\t"+sheep4.friend.hashCode()); System.out.println(sheep5.hashCode()+"\t"+sheep5+"\t"+sheep5.friend.hashCode()); } }

7.1 原型模式在 Spring 框架中源码分析

1) Spring 中原型 bean 的创建，就是原型模式的应用
2) 代码分析+Debug 源码

7 入讨论-浅拷贝和深拷贝

7.1 浅拷贝的介绍

1) 对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。
2) 对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值

3) 前面我们克隆羊就是浅拷贝
4) 浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现
sheep = (Sheep) super.clone();

7.2 深拷贝基本介绍

1) 复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
2) 为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象(包括对象的引用类型)进行拷贝
3) 深拷贝实现方式 1：重写 clone 方法来实现深拷贝
4) 深拷贝实现方式 2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

8 深拷贝应用实例

1) 使用重写 clone 方法实现深拷贝
2) 使用序列化来实现深拷贝

代码演示
DeepCloneableTarget类

package com.lin.prototype; import java.io.Serializable; public class DeepCloneableTarget implements Cloneable, Serializable{ private static final long serialVersionUID = 1L; private String cloneName; private String cloneClass; public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) { super(); this.cloneName = cloneName; this.cloneClass = cloneClass; } @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { // TODO Auto-generated method stub
        return super.clone(); } @Override public String toString() { return "DeepCloneableTarget [cloneName=" + cloneName + ", cloneClass=" + cloneClass + "]"; } }

DeepProtoType类

package com.lin.prototype; import java.io.ByteArrayInputStream; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.ObjectInputStream; import java.io.ObjectOutputStream; import java.io.Serializable; public class DeepProtoType implements Cloneable, Serializable{ public String name; public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget; public com.lin.prototype.puls.Sheep friend; public DeepProtoType() { super(); } // 深拷贝-方式一使用clone方法
 @Override protected DeepProtoType clone() throws CloneNotSupportedException { Object deep = null; // 完成基本数据类型拷贝
        deep = super.clone(); // 引用数据类型单独处理
        DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType) deep; deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget) deepCloneableTarget.clone(); return deepProtoType; } @Override public String toString() { return "DeepProtoType [name=" + name + "]"; } // 深拷贝-方式二使用对象的序列化（推荐使用）
    public DeepProtoType cloneSerial() { // 创建流对象
        ByteArrayOutputStream bos = null; ObjectOutputStream oos = null; ByteArrayInputStream bis = null; ObjectInputStream ois = null; try { // 序列化
            bos = new ByteArrayOutputStream(); oos = new ObjectOutputStream(bos); oos.writeObject(this); // 反序列化
            bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()); ois = new ObjectInputStream(bis); DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType) ois.readObject(); return copyObj; } catch (Exception e) { System.out.println(e.getMessage()); return null; } finally { try { bos.close(); oos.close(); bis.close(); ois.close(); } catch (Exception e) { System.out.println(e.getMessage()); } } } }

Client类

package com.lin.prototype; import com.lin.prototype.puls.Sheep; public class Client { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { DeepProtoType sheep = new DeepProtoType(); sheep.name = "tom"; sheep.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("tomm", "tommclass"); sheep.friend = new Sheep("tommon", 4, "黄黑色"); // DeepProtoType sheep1 = sheep.clone();
        DeepProtoType sheep1 = sheep.cloneSerial(); System.out.println(sheep+"\t"+sheep.friend.hashCode()+"\n"+sheep1+"\t"+sheep1.friend.hashCode()); System.out.println(sheep+"\t"+sheep.deepCloneableTarget.hashCode()+"\n"+sheep1+"\t"+sheep1.deepCloneableTarget.hashCode()); } }

9 原型模式的注意事项和细节

1) 创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率
2) 不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态
3) 如果原始对象发生变化(增加或者减少属性)，其它克隆对象的也会发生相应的变化，无需修改代码
4) 在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码
5) 缺点：需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，需要修改其源代码，违背了 ocp 原则，这点请同学们注意.

仅供参考，有错误还请指出！
有什么想法，评论区留言，互相指教指教。

蓝天和白云是标配。

原文：https://www.cnblogs.com/linzm14/p/14366459.html

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