克隆羊问题与原型模式-优快云博客

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克隆羊问题

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。

传统方式解决克隆羊问题

思路图解

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-lrBSQWmC-1592917370586)(C:\Users\dell\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200621230250023.png)]$

代码实现

羊

public class Sheep {
	private String name;
	private int age;
	private String color;
	
	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 + "]";
	}
}

传统方法：new出很多属性与第一只羊一模一样的的实例对象,sheep2、sheep3、sheep4…

public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		//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);
		//...
	}
}

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-6qJ75Ldq-1592917370591)(C:\Users\dell\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200621231646575.png)]$

传统的方式的优缺点

优点是比较好理解，简单易操作。
在创建新的对象时，总是需要重新获取原始对象的属性，如果创建的对象比较复杂时，效率较低
总是需要重新初始化对象，而不是动态地获得对象运行时的状态, 不够灵活
改进的思路分析

思路：

Java 中 Object 类是所有类的根类，Object 类提供了一个 clone()方法，该方法可以将一个 Java 对象复制一份，但是需要实现 clone 的 Java 类必须要实现一个接口 Cloneable，该接口表示该类能够复制且具有复制的能力----->原型模式

原型模式

基本介绍

原型模式(Prototype 模式)是指：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
工作原理是:通过将一个原型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()
形象的理解：孙大圣拔出猴毛，变出其它孙大圣

原理结构图

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Ar34GYPo-1592917370594)(C:\Users\dell\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200621231235501.png)]$

原理结构图-说明

Prototype : 原型类，声明一个克隆自己的接口
ConcretePrototype: 具体的原型类, 实现一个克隆自己的操作
Client: 让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象(属性一样）

原型模式实例代码

使用原型模式改进传统方式，让程序具有更高的效率和扩展性。

使Sheep继承Cloneable接口，并实现clone()方法，在clone()方法中进行对象实例的克隆

public class Sheep implements Cloneable {
	private String name;
	private int age;
	private String color;
	private String address = "蒙古羊";
	//是对象, 克隆是会如何处理
	public Sheep friend;
	
	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
	 * @return
	 */
	@Override
	protected Object clone()  {
		Sheep sheep = null;
		try {
			sheep = (Sheep)super.clone();
		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e.getMessage());
		}
		return sheep;
	}
}

测试

public class Client {

   public static void main(String[] args) {
      System.out.println("原型模式完成对象的创建");
      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());
   }
}

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-2g1bycPN-1592917370598)(C:\Users\dell\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200621232229451.png)]$

原型模式在Spring框架中源码分析

Spring 中原型 bean 的创建，就是原型模式的应用

测试类

public class TestPrototype {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");

        Monster monster = (Monster) context.getBean("monster");
        Monster monster2 = (Monster) context.getBean("monster");
        System.out.println(monster);
        System.out.println(monster2);

        System.out.println(monster==monster2);
    }
}

Spring配置文件：bean的scope=singleton时

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-K79ZiHr2-1592917370604)(C:\Users\dell\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200623202101644.png)]$

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-PZRzisjk-1592917370608)(C:\Users\dell\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200623202123111.png)]$

scopr=prototype时

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-7QYmyfNN-1592917370612)(C:\Users\dell\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200623202147755.png)]$

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-eRdIH2cz-1592917370614)(C:\Users\dell\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200623202344372.png)]$

深入讨论原型模式的浅拷贝和深拷贝

浅拷贝的介绍

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。
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、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只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。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值。
前面我们克隆羊就是浅拷贝。
浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现。
sheep = (Sheep) super.clone();

深拷贝基本介绍

复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象(包括对象的引用类型)进行拷贝
深拷贝实现方式 1：重写 clone 方法来实现深拷贝
深拷贝实现方式 2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

深拷贝实现代码

测试类DeepProtoType：需要克隆的类

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) {
         e.printStackTrace();
         return null;
      } finally {
         //关闭流
         try {
            bos.close();
            oos.close();
            bis.close();
            ois.close();
         } catch (Exception e2) {
            System.out.println(e2.getMessage());
         }
      }
   }
}

DeepProtoType的成员变量DeepCloneableTarget

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();
   }
}

测试深拷贝

public class Client {

   public static void main(String[] args) throws Exception {
      DeepProtoType p = new DeepProtoType();
      p.name = "宋江";
      p.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("大牛", "小牛");
      
      //方式1 重写clone()
//    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());
//    System.out.println(p==p2);
   
      //方式2 使用序列化实现
      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());
      System.out.println(p==p2);
   }
}

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-AhBil9k4-1592917370616)(C:\Users\dell\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200623205801505.png)]$