模式引进问题
克隆羊问题：现在有一只羊 tom，姓名为: tom, 年龄为：1，请编写程序创建和 tom 羊 属性完全相同的 10只羊。
传统方式解决克隆羊问题
1. class Sheep{ 2. private String name; 3. private int age; 4. 5. public Sheep(String name, int age) { 6. this.name = name; 7. this.age = age; 8. } 9. 10. public String getName() { 11. return name; 12. } 13. 14. public void setName(String name) { 15. this.name = name; 16. } 17. 18. public int getAge() { 19. return age; 20. } 21. 22. public void setAge(int age) { 23. this.age = age; 24. } 25. }
操作代码
1. public class Prototype { 2. public static void main(String[] args) { 3. Sheep sheep = new Sheep("tom",1); 4. Sheep sheep1 = new Sheep(sheep.getName(),sheep.getAge()); 5. Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(),sheep.getAge()); 6. Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(),sheep.getAge()); 7. //..... 8. } 9. }
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
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
1. public interface Cloneable { 2. }
类实现接口， Cloneable 以向 Object.clone() 该方法指示该方法创建该类实例的逐字段副本是合法的。
在未实现 Cloneable 接口的实例上调用对象的克隆方法会导致引发异常 CloneNotSupportedException按照约定，实现此接口的类应使用公共方法重写 Object.clone （受保护）。
请注意，此接口不包含克隆方法。因此，不可能仅仅凭借它实现此接口的事实来克隆对象。即使以反射方式调用克隆方法，也不能保证它会成功
原型模式
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()
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
3) 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）
原型模式解决克隆羊问题的应用实例
实现接口重写clone方法
1. @Override 2. protected Sheep clone() { 3. Sheep sheep=null; 4. try { 5. sheep = (Sheep) super.clone(); 6. }catch (CloneNotSupportedException e){ 7. e.printStackTrace(); 8. } 9. return sheep; 10. }
操作代码
1. Sheep sheep = new Sheep("tom",1); 2. Sheep sheep1 = sheep.clone();
深拷贝和浅拷贝
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) 浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现：sheep = (Sheep) super.clone();
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)
重写 clone 方法来实现深拷贝
现在假设有一个节点类如下：
1. public class Node implements Cloneable,Serializable{ 2. private int id; 3. private Sheep sheep; 4. 5. public Node(int id, Sheep sheep) { 6. this.id = id; 7. this.sheep = sheep; 8. } 9. 10. public int getId() { 11. return id; 12. } 13. 14. public void setId(int id) { 15. this.id = id; 16. } 17. 18. public Sheep getSheep() { 19. return sheep; 20. } 21. 22. public void setSheep(Sheep sheep) { 23. this.sheep = sheep; 24. } 25. 26. 27. }
重写方法
1. @Override 2. protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { 3. Node clone = (Node)super.clone();//基本数据类型拷贝 4. Sheep clone1 = clone.getSheep().clone();//引用数据类型拷贝 5. clone.setSheep(clone1); 6. return clone; 7. }
通过对象的序列化实现实现深拷贝（推荐）
1. @Override 2. protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { 3. ByteArrayOutputStream bos = null; 4. ObjectOutputStream oos = null; 5. ByteArrayInputStream bis = null; 6. ObjectInputStream ois = null; 7. try { 8. //序列化 9. bos = new ByteArrayOutputStream(); 10. oos = new ObjectOutputStream(bos); 11. System.out.println("123"); 12. oos.writeObject(this); 13. System.out.println("123"); 14. //反序列化 15. bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()); 16. ois = new ObjectInputStream(bis); 17. Node clone = (Node) ois.readObject(); 18. return clone; 19. } catch (Exception e) { 20. e.printStackTrace(); 21. return null; 22. }finally { 23. try { 24. bos.close(); 25. oos.close(); 26. bis.close(); 27. ois.close(); 28. }catch (Exception e){ 29. e.printStackTrace(); 30. } 31. } 32. }
注意：还需要在Sheep类实现 Serializable接口
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
