前言
【设计模式】原型模式：用一个已经创建的实例作为原型，通过复制该原型对象来创建一个和原型对象相同的新对象。
一、原型模式
- 概念：用一个已经创建的实例作为原型，通过复制该原型对象来创建一个和原型对象相同的新对象。
- 原型模式包含如下角色：
- 抽象原型类：规定了具体原型对象必须实现的的 clone() 方法。
- 具体原型类：实现抽象原型类的 clone() 方法，它是可被复制的对象。
- 访问类：使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。
1.实现
原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆。
- 浅克隆：创建一个新对象，新对象的属性和原来对象完全相同，对于非基本类型属性，仍指向原有属性所指向的对象的内存地址。
- 深克隆：创建一个新对象，属性中引用的其他对象也会被克隆，不再指向原有对象地址。
浅克隆
Java中的Object类中提供了 clone() 方法来实现浅克隆。 Cloneable 接口是下面的类图中的抽象原型类，而实现了Cloneable接口的子实现类就是具体的原型类。代码如下：
接口类图如下：
Realizetype类：
public class Realizetype implements Cloneable { public Realizetype() { System.out.println("具体的原型对象创建完成！"); } @Override protected Realizetype clone() throws CloneNotSupportedException { System.out.println("具体原型复制成功！"); return (Realizetype) super.clone(); } }
PrototypeTest（测试访问类）：
public class PrototypeTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { Realizetype r1 = new Realizetype(); Realizetype r2 = r1.clone(); System.out.println("对象r1和r2是同一个对象？" + (r1 == r2)); } }
案例
用原型模式生成“三好学生”奖状
同一学校的“三好学生”奖状除了获奖人姓名不同，其他都相同，可以使用原型模式复制多个“三好学生”奖状出来，然后在修改奖状上的名字即可。
类图如下：
//奖状类 public class Citation implements Cloneable { private String name; public void setName(String name) { this.name = name; } public String getName() { return (this.name); } public void show() { System.out.println(name + "同学：在2020学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！"); } @Override public Citation clone() throws CloneNotSupportedException { return (Citation) super.clone(); } } //测试访问类 public class CitationTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { Citation c1 = new Citation(); c1.setName("张三"); //复制奖状 Citation c2 = c1.clone(); //将奖状的名字修改李四 c2.setName("李四"); c1.show(); c2.show(); } }
深克隆
上面的案例扩展：将上面的“三好学生”奖状的案例中Citation类的name属性修改为Student类型的属性。代码如下：
//奖状类 public class Citation implements Cloneable { private Student stu; public Student getStu() { return stu; } public void setStu(Student stu) { this.stu = stu; } void show() { System.out.println(stu.getName() + "同学：在2020学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！"); } @Override public Citation clone() throws CloneNotSupportedException { return (Citation) super.clone(); } } //学生类 public class Student { private String name; private String address; public Student(String name, String address) { this.name = name; this.address = address; } public Student() { } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getAddress() { return address; } public void setAddress(String address) { this.address = address; } } //测试类 public class CitationTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { Citation c1 = new Citation(); Student stu = new Student("张三", "西安"); c1.setStu(stu); //复制奖状 Citation c2 = c1.clone(); //获取c2奖状所属学生对象 Student stu1 = c2.getStu(); stu1.setName("李四"); //判断stu对象和stu1对象是否是同一个对象 System.out.println("stu和stu1是同一个对象？" + (stu == stu1)); c1.show(); c2.show(); } }
分析： 创建一个新的奖状对象，然后克隆这个奖状对象，获取并修改克隆对象内的成员stu，结果发现两个奖状的成员都变成了修改后的，说明浅克隆是引用克隆，引用属性指向的是同一块地址。stu对象和stu1对象是同一个对象，就会产生将stu1对象中name属性值改为“李四”，两个Citation（奖状）对象中显示的都是李四。这就是浅克隆的效果，对具体原型类（Citation）中的引用类型的属性进行引用的复制。这种情况需要使用深克隆，而进行深克隆需要使用对象流。
深克隆（其他类都要实现Serializable接口，因为要序列化；其他不变）：
public class ClitationTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, IOException, ClassNotFoundException { Clitation clitation = new Clitation(); Student student = new Student(); student.setName("张三"); clitation.setStu(student); //创建对象输出流对象 ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\ThundeRobot\\Desktop\\b.txt")); //将c1对象写出到文件中 oos.writeObject(clitation); oos.close(); //创建对象出入流对象 ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\ThundeRobot\\Desktop\\b.txt")); //读取对象 Clitation clone = (Clitation) ois.readObject(); //获取c2奖状所属学生对象 Student student1 = clone.getStu(); student1.setName("李四"); //判断stu对象和stu1对象是否是同一个对象 System.out.println("stu和stu1是同一个对象？" + (student == student1)); clitation.show(); clone.show(); } }
2.使用场景
- 对象的创建非常复杂，可以使用原型模式快捷的创建对象。
- 性能和安全要求比较高。
二、细究总结
1.何乐而不为
- 平常实例化对象时每new 一次,都需要执行 一次构造函数，如果构造函数的执行时间很长，那么多次执行这个初始化操作就实在太低效了。一般在初始化的信息不发生变化的情况下“克隆星最好的办法”这既隐藏了对象创建的细节“又对性能是大大的提高”何乐而不为呢?
- 它等于是不用重新初始化对象而是动态地获得对象运行时的状态
2.“bug”出在引用类型
- 而String是一种拥有值类型特点的特殊引用类型，
supe.clone（）方法是这样，如果字段是值类型的，则对该字段执行逐位复制，如果字段是引用类型，则复制引用但不复制引用的对象：因此原始对象及真副本引用同一对象。- 浅复制：被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用都仍然指向原来的对象。
- 深复制：把引用对象的变量指向复制过的新对象,而不是原有的被引用的对象。
- java引用类型：类、接口、数组。
总结
以上就是设计模式——原型模式的讲解。
