5.原型模式

原型模式

1.克隆羊问题

克隆羊问题描述

现在有一只羊tom，姓名为: tom，年龄为： 20，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

传统模式解决克隆羊问题

在这里插入图片描述代码实现：

Sheep：绵羊类


/** 原型模式： 创建一个绵羊对象 然后克隆该对象10个
 * @author compass
 * @version 1.0
 * @date 2021-07-06 23:28
 */
public class Sheep {
    
    

    private int age;
    private String name;
    private String color;

    public Sheep(int age, String name,String color) {
    
    
        this.age = age;
        this.name = name;
        this.color=color;
    }


    public Sheep() {
    
    
    }



    public int getAge() {
    
    
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
    
    
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
    
    
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
    
    
        this.name = name;
    }

    public String getColor() {
    
    
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
    
    
        this.color = color;
    }

    @Override
    public String toString() {
    
    
        return "Sheep{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", color='" + color + '\'' +
                '}';
    }


}

Client：客户端（调用者）

/**
 * @author compass
 * @version 1.0
 * @date 2021-07-06 23:29
 */
public class Client  {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        Sheep sheep1 = new Sheep(20,"tom","white");
        // 克隆出10个对象当如到ArrayList集合中
        ArrayList<Object> arrayList = new ArrayList<>(10);
        for (int i =0;i<9;i++){
    
    
            arrayList.add(new Sheep(20,"tom","white"));
        }
        arrayList.add(sheep1);

        arrayList.forEach(System.out::println);

    }
}

传统的方式的优缺点

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

2.原型模式的介绍

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
原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象在创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节
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()
形象的理解：就是传入一个对象，复制一份新的这个对象出来

Prototype ：原型类，在该类中声明一个克隆自己的接口
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)

4.原型模式代码示例

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 ：绵羊实体

/** 原型模式： 实现Cloneable接口 让本类的实例对象可克隆
 * @author compass
 * @version 1.0
 * @date 2021-07-06 23:28
 */
public class Sheep implements Cloneable {
       
       

    private int age;
    private String name;
    private String color;

    public Sheep(int age, String name,String color) {
       
       
        this.age = age;
        this.name = name;
        this.color=color;
    }

    // 重写克隆方法 返回的是一个新的对象
    @Override
    protected Object clone()   {
       
       
        Sheep sheep=null;
        try {
       
       
             sheep =(Sheep) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
       
       
            System.out.println( e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }

    public Sheep() {
       
       

    }



    public int getAge() {
       
       
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
       
       
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
       
       
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
       
       
        this.name = name;
    }

    public String getColor() {
       
       
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
       
       
        this.color = color;
    }

    @Override
    public String toString() {
       
       
        return "Sheep{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", color='" + color + '\'' +
                '}';
    }


}

Client : 客户端（调用者）


/**
 * @author compass
 * @version 1.0
 * @date 2021-07-06 23:29
 */
public class Client  {
       
       
    public static void main(String[] args) {
       
       
        Sheep sheep1 = new Sheep(20,"tom","white");
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheep1.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheep1.clone();
        System.out.println(sheep1==sheep2);
        System.out.println("sheep1 hashCode="+sheep1.hashCode());
        System.out.println("sheep2 hashCode="+sheep2.hashCode());
        System.out.println("sheep3 hashCode="+sheep3.hashCode());


    }
}

5.深拷贝与浅拷贝

浅拷贝的介绍

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
前面我们克隆羊就是浅拷贝，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

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)

DeepCloneableTarget：

public class DeepCloneableTarget  implements Serializable, Cloneable {
       
       

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private int  id;

    private String name;

    // 构造器

    public DeepCloneableTarget(int id, String name) {
       
       
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    // 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();
    }



}

DeepProtoType ：

/**
 * @author compass
 * @version 1.0
 * @date 2021-07-06 23:29
 */
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();
        DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType) deep;
        // 对引用类型的属性，进行单独处理
        deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget) deepCloneableTarget.clone();

        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(); // 从流中读入对象

            return copyObj;
        } catch (Exception e) {
       
       

            e.printStackTrace();
            return null;
        } finally {
       
       
            // 关闭流
            try {
       
       
                bos.close();
                oos.close();
                bis.close();
                ois.close();
            } catch (Exception e2) {
       
       
                System.out.println(e2.getMessage());
            }
        }
    }

}

6.原型模式注意事项

原型模式的注意事项和细节

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
不用重新初始化对象，可以动态地获得对象运行时的状态
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
在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码，其实使用序列化机制实现克隆的代码也不难
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