【设计模式】对象的克隆-原型模式

      原型模式是对象的创建模式。原型模式使用原型实例指定创建对象的类型，通过克隆原型来创建新的对象，其实就是复制对象。

       原型模式在我们的生活中处处都存在，大家应该用过很多软件，都有模板，就拿我现在用的思维导图来说，我经常都要做计划，而这个计划的大概框架或内容是一样的，只是某些地方有所不同，所以会把常用的思维导图保存为模板，然后每次需要做一个新的计划的时候就通过模板来创建，然后再进行细节修改。

       虽然我们举了模板这个例子，但原型模式和模板方法模式是不一样的，不要混淆了，原型模式是对象的创建模式，模板方法模式是类的行为模式。

       原型模式有两种表现形式，一种是简单形式，另一种是登记形式，它们是原型模式的不同实现。

一、原型模式的简单形式，该模式有三个角色，具体如下图所示：

抽象原型类声明克隆方法的接口，是具体原型类的公共父类，具体原型类实现了抽象原型类的克隆方法。客户端创建一个原型对象之后，可以通过该对象的克隆方法创建多个相同的对象。

原型模式的核心在于如何实现克隆方法，在java有2种常用方法。

1.    通用实现方法（任何面向对象语言都可以用的方法）

class ConcretePrototype implements Prototype{
	private String attr;
	public void setAttr(String attr){
		this.attr = attr;
	}
	public String getAttr(){
		return this.attr;
	}
//克隆方法
	public Prototype clone(){
		Prototype prototype = new ConcretePrototype();
		prototype.setAttr(this.attr);
		return prototype;
	}
}

客户端创建原型对象和克隆对象代码：

Prototype planA = new ConcretePrototype();
plan.setAttr("dailyPlan");
Prototype planB = planA.clone();

2.java语言的clone()方法

       在java中Object类提供了一个clone()方法，但是必须得实现一个接口Cloneable，表示该java类支持被复制，如果没有实现会抛出loneNotSupportedException异常。

class ConcretePrototype implements Cloneable{
	...
//克隆方法
	pbulic Prototype clone(){
		Object object = null;
		try{
			object = super.clone();
			return (Prototype)object;
		}catch(CloneNotSupportedException e){
			System.out.println("不支持克隆");
			return null;
		}
	}
}

客户端创建原型对象和克隆对象的代码：

Prototype planA = new ConcretePrototype();
Prototype planB = planA.clone();

二、原型模式的登记形式

       该方法引入了原型管理器，所以包含4个角色，原型管理器角色是负责创建和登记具体原型类对象。类图如下：

原型管理器定义了一个Hashtable用于存储原型对象：

class PrototypeManager{
	private Hashtable ht = new Hashtable();
	private static PrototypeManager pm = new PrototypeManager();

	private PrototypeManager(){
	}
	//增加新的原型对象
	public void add(String key,Prototype plan){
		ht.put(key,plan);
	}
	//通过克隆取得新的对象
	public Prototype get(String key){
		return ((Prototype)ht.get(key)).clone();
	}
	public static PrototypeManager getPrototypeManager(){
		return pm;
	}
}

浅克隆与深克隆

1.    在浅克隆中，当对象被复制时只复制它本身和其中的包含的值类型的成员变量，而引用类型的成员变量并没有被复制。通过覆盖Object类的clone()方法可以实现浅克隆。

2.    在深克隆中，无论原型对象的成员变量是值类型还是引用类型，都将复制一份给克隆对象。在Java语言中，如果需要实现深克隆，可以通过序列化等方式来实现。序列化就是将对象写入到流的过程，写到流中的对象是原有对象的一个复制品，而原有对象任然存在内存中。通过序列化实现的复制不仅可以复制对象本身，也能复制其引用的成员对象，因此通过序列化将对象写到一个流中，再从流中读出来，可以实现深克隆。

能够实现序列化的对象类必须实现Serializable接口，否则无法实现序列化。（注意：需要复制的引用对象也需实现Serializable接口）

class ConcretePrototype implements Serializable{
	...
	//深克隆
	public Prototype deepClone() throws IOException , ClassNofoundException 
										,OptionalDataException{
		ByteArrayOutputStream bao = new ByteArrayOutputStream();
		ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bao);
		oos.writeObject(this);
		//将对象从流中取出
		ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bao.toByteArray());
		ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
		return (Prototype)ois.readObject();
	}
}

Author：立礼
Sign：人生不要有太多的幻想，而要有更多的行动。