java 23种常用设计模式之原型模式（Prototype）

心情不好不想说话，是天下人的共性吧？

今天不想吹水，亲们直接看代码吧！我想说的都在代码里了！

package com.freedom.prototype;
/*
 * 原型模式的思想:
 * 用原型实例指定创建对象的种类，并通过复制、克隆这些原型创建新的对象。
 * 在JDK中复制对象就是通过clone()实现的。
 * 一个原型类，只需要实现Cloneable接口，覆写clone方法，此处clone方法可以改成任意的名称，
 * 因为Cloneable接口是个空接口，你可以任意定义实现类的方法名，如cloneA或者cloneB，
 * 因为此处的重点是super.clone()这句话，super.clone()调用的是Object的clone()方法，
 * 而在Object类中，clone()是native的，具体怎么实现，此处不深究。
 */
public class Prototype implements Cloneable {  
	
	/*
	 * 实现Cloneable接口。
	 * Cloneable接口的作用:
	 * 在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。
	 * 在java虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，
	 * 否则在运行时会抛出CloneNotSupportedException异常。
	 */
	public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
		
		/*
		 * 重写Object类中的clone方法。
		 * Java中，所有类的父类都是Object类，Object类中有一个clone方法，
		 * 作用是返回对象的一个拷贝，但是其作用域protected类型的，一般的类无法调用，
		 * 因此，Prototype类需要将clone方法的作用域修改为public类型。
		 */
		Prototype proto = (Prototype) super.clone();
		return proto;
	}
	
	public static void main(String[] args) throws Exception{  
        ConcretePrototype cp = new ConcretePrototype();  
        ConcretePrototype clonecp = (ConcretePrototype)cp.clone();  
        clonecp.show();  
    } 

}
//Prototype实现类
class ConcretePrototype extends Prototype{  
    public void show(){  
        System.out.println("test Prototype");  
    }  
}  

这就是原型模式！一种比较简单的模式，也非常容易理解，实现一个接口，重写一个clone方法即完成了原型模式。在实际应用中，原型模式很少单独出现。经常与其他模式混用，他的原型类Prototype也常用抽象类来替代。

原型模式的优点及适用场景

       使用原型模式创建对象比直接new一个对象在性能上要好的多，因为Object类的clone方法是一个本地方法，它直接操作内存中的二进制流，特别是复制大对象时，性能的差别非常明显。

       使用原型模式的另一个好处是简化对象的创建，使得创建对象就像我们在编辑文档时的复制粘贴一样简单。

       因为以上优点，所以在需要重复地创建相似对象时可以考虑使用原型模式。比如需要在一个循环体内创建对象，假如对象创建过程比较复杂或者循环次数很多的话，使用原型模式不但可以简化创建过程，而且可以使系统的整体性能提高很多。

原型模式的注意事项

• 使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法。因为对象的复制是通过调用Object类的clone方法来完成的，它直接在内存中复制数据，因此不会调用到类的构造方法。不但构造方法中的代码不会执行，甚至连访问权限都对原型模式无效。还记得单例模式吗？单例模式中，只要将构造方法的访问权限设置为private型，就可以实现单例。但是clone方法直接无视构造方法的权限，所以，单例模式与原型模式是冲突的，在使用时要特别注意。
• 深拷贝与浅拷贝。Object类的clone方法只会拷贝对象中的基本的数据类型，对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝，这就是浅拷贝。如果要实现深拷贝，必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝。例如:

  package com.freedom.prototype;
  
  import java.util.ArrayList;
  
  public class Prototype1 implements Cloneable {
  	private ArrayList list = new ArrayList();
  
  	public Prototype1 clone() {
  		Prototype1 prototype = null;
  		try {
  			prototype = (Prototype1) super.clone();
  			prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();
  		} catch (CloneNotSupportedException e) {
  			e.printStackTrace();
  		}
  		return prototype;
  	}
  }

 由于ArrayList不是基本类型，所以成员变量list，不会被拷贝，需要我们自己实现深复制，java提供的大部分的容器类都实现了Cloneable接口。

深复制与浅复制问题中，会发生深拷贝的有java中的8中基本类型以及他们的封装类型，另外还有String类型。其余的都是浅复制。

至于大家如果对深复制和浅复制有什么疑问的话继续看下面的实现代码：

package com.freedom.prototype;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;
/*
 * 要实现深复制，需要采用流的形式读入当前对象的二进制输入，再写出二进制数据对应的对象。
 * 浅复制：将一个对象复制后，基本数据类型的变量都会重新创建，而引用类型，指向的还是原对象所指向的。
 * 深复制：将一个对象复制后，不论是基本数据类型还有引用类型，都是重新创建的。简单来说，就是深复制进行了完全彻底的复制，而浅复制不彻底。
 */
public class Prototype2 implements Cloneable, Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String string;

    private SerializableObject obj;

    /* 浅复制 */
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Prototype proto = (Prototype) super.clone();
        return proto;
    }

    /* 深复制 */
    public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {

        /* 写入当前对象的二进制流 */
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
        oos.writeObject(this);

        /* 读出二进制流产生的新对象 */
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
        return ois.readObject();
    }

    public String getString() {
        return string;
    }

    public void setString(String string) {
        this.string = string;
    }

    public SerializableObject getObj() {
        return obj;
    }

    public void setObj(SerializableObject obj) {
        this.obj = obj;
    }

}

class SerializableObject implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
}
   

Finish！

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