编程自学指南：java程序设计开发，原型模式的核心思想：通过复制现有对象创建新对象，掌握Cloneable接口与clone()方法的使用，区分深拷贝与浅拷贝-优快云博客

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编程自学指南：java程序设计开发，Java 原型设计模式

一、课程信息

学习目标

理解原型模式的核心思想：通过复制现有对象创建新对象
掌握Cloneable接口与clone()方法的使用
能区分深拷贝与浅拷贝，避免对象共享问题
运用原型模式优化对象创建性能，减少重复代码

二、课程导入：生活中的复制

🌰 场景 1：简历批量修改

有 100 份简历，大部分内容相同，仅姓名和电话不同
传统方式：每份简历单独创建，重复代码多
原型方式：复制基础简历，修改差异部分

三、核心概念与角色

1. 模式定义

通过复制（克隆）现有对象来创建新对象，避免直接实例化。
核心：以现有对象为模板（原型），快速创建相似对象

2. 核心角色

角色名称	作用	案例类比
原型类	实现克隆接口，提供克隆方法	`Resume`类（实现 Cloneable）
具体原型	实现具体克隆逻辑，处理深拷贝 / 浅拷贝	`TechResume`、`MarketingResume`

四、实现步骤与案例

🔧 案例 1：简历克隆（浅拷贝）

步骤 1：实现 Cloneable 接口

class Resume implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    private String[] skills; // 引用类型

    public Resume(String name, int age, String[] skills) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.skills = skills;
    }

    // 重写clone方法（默认是浅拷贝）
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    // 省略getter/setter和toString
}

步骤 2：客户端克隆

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        String[] skills = {"Java", "MySQL"};
        Resume original = new Resume("张三", 25, skills);
        
        // 克隆简历
        Resume copy = (Resume) original.clone();
        copy.setName("李四");
        skills[0] = "Python"; // 原技能数组被修改
        
        System.out.println("原简历：" + original); // skills: [Python, MySQL]
        System.out.println("克隆简历：" + copy);   // skills: [Python, MySQL]
    }
}

🔍 浅拷贝问题分析

现象：修改原对象的引用类型属性，克隆对象也会改变
原因：浅拷贝只复制对象的基本类型属性，引用类型共享内存地址

🔧 案例 2：深拷贝实现

修改 Resume 类（深拷贝）

@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
    // 1. 调用父类浅拷贝
    Resume clone = (Resume) super.clone();
    
    // 2. 深拷贝引用类型属性
    clone.skills = new String[skills.length];
    System.arraycopy(skills, 0, clone.skills, 0, skills.length);
    
    return clone;
}

测试深拷贝效果

skills[0] = "Python"; // 原技能数组修改
System.out.println("原简历：" + original.getSkills()[0]); // Python
System.out.println("克隆简历：" + copy.getSkills()[0]);   // Java（不受影响）

五、JDK 中的原型模式

1. `String`类的克隆

String str = new String("Hello");
String copy = (String) str.clone(); // 浅拷贝（String不可变，无需深拷贝）

2. 数组的克隆

int[] arr = {1, 2, 3};
int[] copy = arr.clone(); // 浅拷贝（基本类型数组）

六、适用场景与优缺点

✅ 优点

性能优化：避免复杂对象的重复初始化（如数据库连接、网络请求）
简化创建：无需知道对象创建细节，直接复制现有对象

⚠️ 缺点

深拷贝实现复杂：对象包含多层引用时，需递归克隆
破坏封装：clone()方法是protected，需暴露给客户端

🔥 适用场景

对象创建成本高：如游戏角色（包含大量装备、技能）
批量生成相似对象：如电商订单模板、报表模板

七、课堂练习

练习 1：游戏角色克隆

需求：

定义GameCharacter类，包含name、level、Equipment（装备类）
实现深拷贝，确保克隆角色的装备独立

练习 2：优化简历克隆

任务：将案例 1 的浅拷贝改为深拷贝，确保技能数组独立

八、课程总结

知识图谱：

原型模式 → 通过克隆创建对象  
   ↳ 核心：实现Cloneable接口，重写clone()  
   ↳ 深拷贝 vs 浅拷贝：引用类型是否独立  
   ↳ 适用场景：对象创建复杂或需批量生成

口诀记忆：

“原型模式像复印，克隆对象省力气，
浅拷贝共享引用，深拷贝全部复制，
复杂对象用深拷，性能优化是目标！”

九、课后作业

必做 1：实现深拷贝的学生类

需求：

Student类包含name、age、Address（地址类）
地址类包含province、city
实现深拷贝，确保克隆学生的地址独立

必做 2：分析 ArrayList 的克隆

任务：查看ArrayList源码的clone()方法，说明是深拷贝还是浅拷贝