设计模式（三）原型模式

原型模式

黑马程序员：https://www.bilibili.com/video/BV1Np4y1z7BU?p=46

概述

用一个已经创建的实例作为原型，通过赋值该原型对象来创建一个和原型对象相同的新对象。

结构

原型模式包含的角色：

• 抽象原型类：规定了具体原型对象必须实现的clone()方法；
• 具体原型类：实现抽象原型类clone()方法，它是可以被复制的对象；
• 访问类：使用具体原型类中的clone()方法来复制新的对象。

分类

• 浅克隆：
  创建一个新对象，新对象的属性和原来对象完全相同，对于非基本类型属性，仍指向原有属性所指向的对象的内存地址
• 深克隆
  创建一个新对象，属性中引用的其他对象也会被克隆，不再指向原有对象地址。

Java中的Object类中提高了clone()方法来实现浅克隆。Cloneable 接口是上面的类图中的抽象原型类，而实现了Cloneable接口的子实现类就是具体的原型类。

浅克隆

应用场景

• 对象的创建非常复杂，可以使用原型模式快捷的创建对象；
• 性能和安全要求比较高。

引例

uml类图

Realizetype（具体原型类）

/*
    具体原型类
 */
public class RealizeType implements Cloneable {
    public RealizeType(){
        System.out.println("具体原型对象创建完成!");
    }
    @Override
    protected RealizeType clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("原型对象复制成功");
        return (RealizeType) super.clone();
    }
}

Client（访问类）

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        //创建一个原型类对象
        RealizeType realizeType = new RealizeType();
        //调用clone方法进行克隆
        RealizeType clone = realizeType.clone();
        //判断是否为同一个对象
        System.out.println(realizeType==clone);// false  地址不同
    }
}

测试结果

案例：用原型模式生成 “ 三好学生 ”奖状

同一学校的 “ 三好学生 ” 奖状出来获奖名字不同，其他都相同，可以使用原型模式来克隆多个奖状，然后修改奖状上的名字。

UML类图

代码实现

Citation（具体原型类）

/*
    具体圆形类：奖状类
 */
public class Citation implements Cloneable{
    //奖状上的学生姓名:name
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void show(){
        System.out.println(name+"获取'三好学生'奖状");
    }
    //克隆方法
    @Override
    protected Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Citation) super.clone();
    }
}

测试类（访问类）

/*
    访问类
 */
public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        //1.创建原型对象
        Citation citation = new Citation();
        //2.克隆奖状对象
        Citation clone = citation.clone();
        //3.设置奖状获得者名字
        citation.setName("张三");
        clone.setName("李四");
        //4.调用show方法展示
        clone.show();
        citation.show();
    }
}

测试结果

将上面的 “ 三好学生 ”奖状的案例中Citation类的name属性修改为Student类型的属性。
学生类

public class Student {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

奖状类（具体原型类）

public class Citation implements Cloneable{
    private Student student;

    public Student getStudent() {
        return student;
    }

    public void setStudent(Student student) {
        this.student = student;
    }
    public void show(){
        System.out.println(student.getName()+"获取'三好学生'奖状");
    }

    @Override
    protected Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Citation) super.clone();
    }
}

测试类（访问类）

public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        //创建原型对象
        Citation citation = new Citation();
        //创建学生对象
        Student student = new Student();
        student.setName("张三");
        citation.setStudent(student);
        //创建克隆对象
        Citation clone = citation.clone();
        Student student1 = clone.getStudent();
        student1.setName("李四");
        System.out.println(student==student1);//true
        //show方法展示
        citation.show();
        clone.show();
    }
}

测试结果

说明

student和student1两个对象为同一个对象，就会产生修改name属性为“ 李四 ”时，显示效果同为李四，这就是浅克隆的效果。 这种情况就需要进行深克隆。

深克隆

对具体原型类中的引用的属性进行复制，这种情况需要使用深克隆，而进行深克隆需要使用对象流。

代码实现

public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, Exception {
        //创建原型对象
        Citation citation = new Citation();
        //创建学生对象
        Student student = new Student();
        student.setName("张三");
        citation.setStudent(student);
        //创建对象输出流对象
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("./Proto Pattern/b.txt"));
        //写对象
        oos.writeObject(citation);
        //释放资源
        oos.close();
        //创建对象输入流对象
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("./Proto Pattern/b.txt"));
        //读数据
        Citation clone = (Citation) ois.readObject();
        //释放资源
        ois.close();
        //设置获奖学生姓名
        clone.getStudent().setName("李四");
        //调用show方法展示
        citation.show();
        clone.show();
    }
}

测试结果

注意：

• Student类和Citation类必须实现序列化(Serializable)，否者会抛出异常(NotSerializableException)