设计模式之原型模式

最新推荐文章于 2025-06-14 20:34:40 发布

啊几

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分类专栏：设计模式文章标签：原型模式设计模式 java

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文章介绍了Java中的原型模式，主要用于对象的克隆。通过实现Cloneable接口并重写clone方法，可以实现浅复制和深复制。文中通过示例代码详细解释了两种复制方式的区别，并展示了原型模式在ArrayList中的应用。此外，还提到了原型模式的优点和适用场景。

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前言

原型设计模式简单来说就是克隆。原型表明了有一个样板实例，这个原型是可定制的。原型模式多用于创建复杂的或者构造耗时的实例，因为这种情况下，复制一个已经存在的实例可使程序运行更高效。

使用方法

首先实现Cloneable接口。在java语言有一个Cloneable接口，它的作用只有一个，就是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。
然后重写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。

原型模式分为浅复制和深复制

（浅复制）只是拷贝了基本类型的数据，而引用类型数据，只是拷贝了一份引用地址。
（深复制）在计算机中开辟了一块新的内存地址用于存放复制的对象

原型模式的代码实现

public class PrototypeDemo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Sheep parent = new Sheep("萝卜",20,null); //设置羊的母亲
        Sheep sheep = new Sheep("青菜",10,parent);
        Sheep cloneObj = sheep.clone();
        System.out.println(sheep==cloneObj);
        System.out.println(sheep);
        System.out.println(cloneObj);
        /**
         * false
         * 990368553/name:青菜/age:10/parent:1096979270
         * 793589513/name:青菜/age:10/parent:1096979270
         */
    }
}

class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private Integer age;
    private Sheep parent;

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

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

    @Override
    public String toString() {
        return this.hashCode()+"/"+"name:"+this.name+"/"+"age:"+this.age+"/"+"parent:"+this.parent.hashCode();
    }
}

可见虽然sheep和cloneObj不是同一个对象，但是parent只是复制了引用地址，parent的hashcode相同，指向的还是同一个对象，此时是浅复制，如果要实现深拷贝，再将sheep.parent 进行复制，这样就实现了递归复制。

public class PrototypeDemo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Sheep parent = new Sheep("萝卜",20,null); //设置羊的母亲
        Sheep sheep = new Sheep("青菜",10,parent);
        Sheep cloneObj = sheep.clone();
        System.out.println(sheep==cloneObj);
        System.out.println(sheep);
        System.out.println(cloneObj);
        /**
         * false
         * 990368553/name:青菜/age:10/parent:1096979270
         * 793589513/name:青菜/age:10/parent:1313922862
         */
    }
}

class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private Integer age;
    private Sheep parent;

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

    @Override
    protected Sheep clone() throws CloneNotSupportedException {

        Sheep sheep =  (Sheep) super.clone();
        if(sheep.parent!=null){
            sheep.parent = sheep.parent.clone();
        }
        return sheep;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return this.hashCode()+"/"+"name:"+this.name+"/"+"age:"+this.age+"/"+"parent:"+this.parent.hashCode();
    }
}