原型模式
一：模式定义
**原型模式（Prototype Pattern）用于创建重复的对象，同时又能保证性能。**这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。也即：使用原型实例指定要创建对象的类型，通过复制这个原型来创建新对象。
二：模式结构
原型模式包含如下角色：
- Prototype ：原型类
- ConcretePrototype ：具体的原型类
三：应用-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。
传统方式解决克隆羊问题：
package com.atguigu.prototype;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//传统的方法
Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
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(sheep); System.out.println(sheep2); System.out.println(sheep3); System.out.println(sheep4); System.out.println(sheep5);
//...
}
}
传统方式优缺点：
- 优点是比较好理解，简单易操作。
- 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
- 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 =>原型模式
原型模式创建克隆羊：
Sheep类：
public class Sheep implements Cloneable {
private String name;
private int age;
private String color;
private String address = "蒙古羊";
public Sheep friend; // 是对象, 克隆是会如何处理, 默认是浅拷贝
public Sheep(String name, int age, String color) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
this.color = 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;
}
@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 Object clone() {
Sheep sheep = null;
try {
sheep = (Sheep) super.clone();
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception System.out.println(e.getMessage());
}
// TODO Auto-generated method stub return sheep;
}
}
Client类：
public class Client {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("原型模式完成对象的创建");
// TODO Auto-generated method stub
Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
sheep.friend = new Sheep("jack", 2, "黑色");
Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone(); // 克隆Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆Sheep sheep4 =
// (Sheep)sheep.clone(); //克隆Sheep sheep5 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
System.out.println("sheep2 =" + sheep2 + "sheep2.friend=" + sheep2.friend.hashCode());
System.out.println("sheep3 =" + sheep3 + "sheep3.friend=" + sheep3.friend.hashCode());
System.out.println("sheep4 =" + sheep4 + "sheep4.friend=" + sheep4.friend.hashCode());
System.out.println("sheep5 =" + sheep5 + "sheep5.friend=" + sheep5.friend.hashCode());
}
}
四：深拷贝和浅拷贝
浅拷贝：
- 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。
- 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
克隆羊属性中有个羊对象时，当这个羊进行多次克隆时，里面的属性对象引用会指向同一个地址。
深拷贝：
-
复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
-
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
-
深拷贝实现方式 1：重写 clone 方法来实现深拷贝
-
深拷贝实现方式 2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)
代码示例：
public class DeepCloneableTarget implements Serializable, Cloneable {
/**
*
*/
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String cloneName;
private String cloneClass;
//构造器
public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) {
this.cloneName = cloneName;
this.cloneClass = cloneClass;
}
//因为该类的属性，都是 String , 因此我们这里使用默认的 clone 完成即可
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable {
public String name; // String 属 性
public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型
public DeepProtoType() {
super();
}
//深拷贝 - 方式 1 使用 clone 方法
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Object deep = null;
//这里完成对基本数据类型(属性)和 String 的克隆
deep = super.clone();
//对引用类型的属性，进行单独处理
DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep;
deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget)deepCloneableTarget.clone();
// TODO Auto-generated method stub return deepProtoType;
}
//深拷贝 - 方式 2 通过对象的序列化实现 (推荐) public Object deepClone() {
//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); // 当前这个对象以对象流的方式输出
//反序列化
bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ois = new ObjectInputStream(bis);
DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType) ois.readObject();
return copyObj;
}catch(
Exception e)
{
// TODO: handle exception e.printStackTrace();
return null;
}finally
{
//关闭流 try {
bos.close();
oos.close();
bis.close();
ois.close();
}catch(Exception e2)
{
// TODO: handle exception System.out.println(e2.getMessage());
}
}
}
}
//Client.java
package com.atguigu.prototype.deepclone;
public class Client {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// TODO Auto-generated method stub DeepProtoType p = new DeepProtoType(); p.name = "宋江";
p.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("大牛", "小牛");
//方式 1 完成深拷贝
// DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.clone();
//
// System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
// System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());
//方式 2 完成深拷贝
DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.deepClone();
System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode()); System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());
}
}
原型模式的优缺点：
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.