1日1つのデザインパターン-プロトタイプ

プロトタイプモード

1つ：モード定義

**プロトタイプパターンは、パフォーマンスを維持しながら重複オブジェクトを作成するために使用されます。**このタイプのデザインパターンは作成パターンであり、オブジェクトを作成するための最適な方法を提供します。

このパターンは、現在のオブジェクトのクローンを作成するために使用されるプロトタイプインターフェイスを実装します。このモードは、オブジェクトを直接作成するコストが比較的高い場合に使用されます。たとえば、コストのかかるデータベース操作の後にオブジェクトを作成する必要があります。オブジェクトをキャッシュし、次のリクエストでそのクローンを返し、必要に応じてデータベースを更新することで、データベースの呼び出しを減らすことができます。つまり、プロトタイプインスタンスを使用して、作成するオブジェクトのタイプを指定し、このプロトタイプをコピーして新しいオブジェクトを作成します。

2：パターン構造

アーキタイプモードには、次の役割が含まれます。

プロトタイプ：プロトタイプクラス
ConcretePrototype：具象プロトタイプクラス

3：アプリケーション-羊のクローン作成の問題

これで羊のトムができました。名前：トム、年齢：1、色：白。トムの
羊と同じ属性を持つ羊を10匹作成するプログラムを作成してください。
羊のクローン作成の問題を解決する従来の方法：

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);
//...
}

}

従来の方法の長所と短所：

利点は、理解しやすく、操作しやすいことです。
新しいオブジェクトを作成するときは、常に元のオブジェクトのプロパティを再取得する必要があります。作成されたオブジェクトが複雑な場合、効率は低くなります。
オブジェクトの実行時の状態を動的に取得するのではなく、常にオブジェクトを再初期化する必要があります。柔軟性が十分ではありません。
改善されたアイデア分析

アイデア：JavaのObjectクラスは、すべてのクラスのルートクラスです。Objectクラスは、Javaオブジェクトをコピーできるclone（）メソッドを提供しますが、cloneを実装する必要があるJavaクラスは、Cloneableインターフェイスを実装する必要があります。クラスをコピーでき、コピーする機能があること=>プロトタイプモード

クローン羊を作成するためのプロトタイプモード：

羊のクラス：

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;
	}

}

クライアントクラス：

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());
	}

}

4：ディープコピーとシャローコピー

浅いコピー：

データ型が基本データ型であるメンバー変数の場合、シャローコピーは値を直接渡します。つまり、属性値を新しいオブジェクトにコピーします。
データ型が参照データ型であるメンバー変数の場合、たとえば、メンバー変数が配列、特定のクラスのオブジェクトなどの場合、浅いコピーは参照によって渡されます。つまり、参照値のみが渡されます。メンバー変数の（メモリアドレス）がコピーされます。1つは新しいオブジェクト用です。実際には、両方のオブジェクトのメンバー変数が同じインスタンスを指しているためです。この場合、一方のオブジェクトのメンバー変数を変更すると、もう一方のオブジェクトのメンバー変数の値に影響します。

複製されたsheep属性にsheepオブジェクトがある場合、sheepが複数回複製されると、その中の属性オブジェクト参照は同じアドレスを指します。
ディープコピー：

オブジェクトのすべてのプリミティブデータ型のメンバー変数値をコピーします
参照データ型のすべてのメンバー変数にストレージスペースを割り当て、オブジェクトが到達可能なすべてのオブジェクトまで、参照データ型の各メンバー変数によって参照されるオブジェクトをコピーします。つまり、オブジェクトのディープコピーには、オブジェクト全体（オブジェクトの参照タイプを含む）のコピーが必要です。
ディープコピーの実装1：クローンメソッドをオーバーライドしてディープコピーを実装する
ディープコピーの実装2：オブジェクトのシリアル化によるディープコピー（推奨）
コード例：

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());

}


}

プロトタイプモードの長所と短所：

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.