原型模式解析-优快云博客

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一 . 模式动机

在软件系统中，有些对象的创建过程比较复杂，而且需要频繁创建，消耗资源多，原型模式就是通过给出一个原型对象来指明要创建对象的类型，然后复制这个原型对象，创建更多这个类型的对象，就相当于给一个原物品，然后复制很多此物品，这样来降低创建多个同种复杂对象的资源。

二 . 定义

原型模式（Prototype Pattern）：是一种对象型创建模式,用原型实列指定要克隆的对象的类型，通过克隆原型对象创建新的对象。原型模式允许一个对象再创建另一个可定制的对象，无需知道任何创建的细节。

三 . 模式结构

在这里插入图片描述
(图片来源于网络)

Prototype：抽象原型类
ConcretePrototype：具体原型类

四 . 模式分析

这个模式的结构非常简单，最主要的是这个clone()方法，怎么去实现克隆一个对象。实现这个方法也很简单，因为java中所有的类都继承自java.lang.Object,而Object类提供了一个clone()方法。
要适用clone()方法必须实现一个标识接口Cloneable空接口（接口里面没有方法），表示这个java类支持复制。如果没有实现这个接口就调用了clone(),java编译器就会抛出一个CloneNotSupportedException异常。
克隆模式还可以分为浅克隆和深克隆，浅克隆是指拷贝对象时仅仅拷贝对象本身（包括对象中的基本变量），而不拷贝对象包含的引用指向的对象。深克隆不仅拷贝对象本身，而且拷贝对象包含的引用指向的所有对象。
浅克隆
深克隆

五 . 实例

import java.io.*;

//原型类必须实现Cloneable接口
public class Sheep implements Cloneable,Serializable {
    String name;
    int age;
    Sheep sheep;

    public void setSheep(Sheep sheep) {
        this.sheep = sheep;
    }

    public Sheep getSheep() {
        return sheep;
    }

    public Sheep(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    //通过调用Object的clone()方法返回一个克隆对象
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object object = super.clone();
        return object;
    }

    public String display() {
        return (this.name+this.age+"   引用对象属性："+this.getSheep().name+this.getSheep().age);
    }
}
class Client{
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, IOException, ClassNotFoundException {
        Sheep s = new Sheep("羊",12);
        Sheep sheep = new Sheep("多利",8);
        sheep.setSheep(s);
        //sheep1是浅克隆
        //通过调用sheep这个原型对象的clone()方法克隆一个sheep1
        Sheep sheep1 =(Sheep) sheep.clone();
        //通过序列化反序列化深克隆出sheep2

        ByteArrayOutputStream bao = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bao);
        oos.writeObject(sheep);
        ByteArrayInputStream bio = new ByteArrayInputStream(bao.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bio);
        Sheep sheep2 = (Sheep) ois.readObject();
		System.out.println("判断原型的引用对象和浅克隆的引用对象是否是同一个对象");
        System.out.println(sheep1.getSheep()==sheep.getSheep());
        System.out.println("判断原型的引用对象和深克隆的引用对象是否是同一个对象");
        System.out.println(sheep2.getSheep()==sheep.getSheep());
        System.out.println("原型"+sheep.display()+"\n"+"浅克隆"+sheep1.display()+"\n"+"深克隆"+sheep2.display()+"\n");
        //这里改变原型对象的引用属性的属性和基本属性，基本属性不会变，深克隆的引用属性的属性不会变
        sheep.getSheep().name = "小肥羊";
        sheep.age = 19;
        System.out.println("原型"+sheep.display()+"\n"+"浅克隆"+sheep1.display()+"\n"+"深克隆"+sheep2.display());

    }
}

运行结果

E:\Java\jdk1.8.0_171\bin\java.exe "-javaagent:E:\idea\IntelliJ IDEA 2019.1.3\lib\idea_rt.jar=60831:E:\idea\IntelliJ IDEA 2019.1.3\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath "E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\charsets.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\deploy.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\ext\cldrdata.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\ext\dnsns.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\ext\jaccess.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\ext\jfxrt.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\ext\localedata.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\ext\nashorn.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\ext\sunec.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\ext\zipfs.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\javaws.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\jce.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\jfr.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\jfxswt.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\jsse.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\management-agent.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\plugin.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\resources.jar;E:\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\rt.jar;E:\Design pattern\out\production\Design pattern" Prototype原型模式.Client
判断原型的引用对象和浅克隆的引用对象是否是同一个对象
true
判断原型的引用对象和深克隆的引用对象是否是同一个对象
false
原型多利8   引用对象属性：羊12
浅克隆多利8   引用对象属性：羊12
深克隆多利8   引用对象属性：羊12

原型多利19   引用对象属性：小肥羊12
浅克隆多利8   引用对象属性：小肥羊12
深克隆多利8   引用对象属性：羊12

Process finished with exit code 0

结果分析：可以看到,浅克隆的引用对象与原型的引用对象为同一个对象，而与深克隆则不是同一个对象，深克隆出来的对象的引用对象是一个新的对象，我们改变了原型多利的基础属性age=19但浅克隆和深克隆的age属性都没有改变，但改变引用对象的属性后,浅克隆和原型的引用对象其实是同一个，因此也会改变，而深克隆的类的引用对象则完全是一个新的对象，不会改变