JAVA设计模式-原型模式-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/CB_Beginner/article/details/127195019

本文详细介绍了Java中的原型模式，包括浅拷贝与深拷贝的概念、实现方式及其区别。通过具体的代码示例，展示了如何利用原型模式快速创建多个相同对象。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1、例子

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。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        Sheep sheep1 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        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());

    }
}

2、概述(类封装一个拷贝的方法)

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，允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节

工作的原理是：通过将一个原先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()

public class Sheep implements Cloneable{

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

    public Sheep() {
    }

    public Sheep(String name, int age, String color) {
        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 + '\'' +
                '}';
    }

    /**
     * 克隆该实例，使用默认的clone方法
     * @return
     * @throws CloneNotSupportedException
     */
    @Override
    protected Object clone(){
        Sheep sheep=null;
        try
        {
            sheep=(Sheep) super.clone();
        }catch(Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }


        return sheep;
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("使用原型模式");
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep sheep4 = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep sheep5 = (Sheep) sheep.clone();

        System.out.println(sheep);
        System.out.println(sheep4);
        System.out.println(sheep2);
        System.out.println(sheep3);
    }

}

3、原型模式-浅拷贝

除基本数据类型，浅拷贝后的其他数据类型变量都执行同一个内存地址。因为浅拷贝只复制引用指针给另外一个对象

BeanUtils.copyProperties //不能拷贝对象，拷贝后对象变量为null

3.1、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

3.2、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，那么浅拷贝会进行引用传递，也就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。这种情况下。一个对象中修改成员变量会影响到另一个对象的成员变量

默认的clone()就是浅拷贝

sheep = (Sheep) super.clone();

public class Sheep implements Cloneable{

    private String name;
    private int age;
    private String color;
    public Sheep friend;

    public Sheep() {
    }

    public Sheep(String name, int age, String color) {
        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 + '\'' +
                '}';
    }

    /**
     * 克隆该实例，使用默认的clone方法
     * @return
     * @throws CloneNotSupportedException
     */
    @Override
    protected Object clone(){
        Sheep sheep=null;
        try
        {
            sheep=(Sheep) super.clone();
        }catch(Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }


        return sheep;
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("使用原型模式");
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        sheep.friend=new Sheep("AA",2,"CC");
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep sheep4 = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep sheep5 = (Sheep) sheep.clone();

        System.out.println(sheep+"friend="+sheep.friend.hashCode());
        System.out.println(sheep4+"friend4="+sheep4.friend.hashCode());
        System.out.println(sheep2+"friend2="+sheep2.friend.hashCode());
        System.out.println(sheep3+"friend3="+sheep3.friend.hashCode());

        System.out.println(sheep.friend.equals(sheep2.friend));
    }

}

4、原型模式-深拷贝

4.1、复制对象的所有基本数据类型的成员变量值

4.2、为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间（在堆内存），并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达到所有对象，也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象进行拷贝

4.3、深拷贝实现1：重写clone方法来实现深拷贝

4.4、深拷贝实现2：通过对象序列化实现深拷贝（推荐）

public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable {

    public String name; //String 属性
    public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型

    public DeepProtoType() {
        super();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "DeepProtoType{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", deepCloneableTarget=" + deepCloneableTarget +
                '}';
    }


    //深拷贝-方式1 使用clone

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {

        Object deep = null;
        //这里完成对基本数据类型和String的克隆
        deep = super.clone();
        //对引用类型单独处理
        DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType) deep;
        deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget) deepCloneableTarget.clone();
        return deepProtoType;
    }

    //深拷贝-方式2 同过对象序例化实现
    public Object deepClone() {
        //创建对象
        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

            //反序例化
            bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ois = new ObjectInputStream(bis);
            DeepProtoType copyObject= (DeepProtoType) ois.readObject();
            return copyObject;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }finally {
            try
            {
            bos.close();
            oos.close();
            bis.close();
            ois.close();
            }catch(Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }
}