【每日一记】设计模式——原型模式

概述

原型模式是一种创建型设计模式，它通过复制一个已经存在的实例来返回新的实例

• 定义：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
• 适用场景：
  
  1. 通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限
  2. 类初始化需要消化非常多的资源
• 注意：原型模式复制对象直接操作内存，不会触发对象的构造方法，因此与单例模式是冲突的

实现

原型模式可分为浅拷贝和深拷贝

• 浅拷贝：对值类型的成员变量进行值的复制，对引用类型的成员变量只复制引用，不复制引用的对象
• 深拷贝：对值类型的成员变量进行值的复制，对引用类型的成员变量也进行引用对象的复制

浅拷贝

java中实现java.lang.Cloneable即可实现浅拷贝

public class Prototype implements Cloneable {
    private int i;
    private String str;

    public int getI() {
        return i;
    }

    public void setI(int i) {
        this.i = i;
    }

    public String getStr() {
        return str;
    }

    public void setStr(String str) {
        this.str = str;
    }

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

}

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Prototype p = new Prototype();
        String str = "prototype demo";
        p.setStr(str);
        Prototype p1 = (Prototype) p.clone();
        System.out.println(p.getStr() == p1.getStr());
        System.out.println(str == p1.getStr());
    }
}

输出结果
true
true

输出结果显示p.str、p1.str以及main方法中的str指向的是同一个对象，即Object.clone只是进行的浅拷贝

深拷贝

通过Cloneable接口

理想：按照浅拷贝的套路在clone中将成员变量也拷贝一份再赋值就行了

当实际操作时发现现实并不像理想那样丰满：

1. 引用型成员变量可能没有实现Cloneable接口
2. 引用型成员变量中可能又有引用型成员变量

按照上面的情况要通过Cloneable接口方式实现深拷贝，就需要所有的引用型成员变量都实现Cloneable接口，而且在引用链上所有的类都必须实现深拷贝，当引用关系复杂时，不要说实现连想想都觉得可怕！

通过序列化接口

劳动人民的智慧是无穷的，Cloneable接口行不通，我们可以使用Serializable接口

public class Prototype implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -7504094503081421405L;
    private int i;
    private String str;

    public int getI() {
        return i;
    }

    public void setI(int i) {
        this.i = i;
    }

    public String getStr() {
        return str;
    }

    public void setStr(String str) {
        this.str = str;
    }

}

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String str = "prototype demo";
        Prototype p = new Prototype();
        p.setStr(str);
        Prototype p1 = (Prototype) deepClone(p);
        System.out.println(p1.getStr());
        System.out.println(p.getStr() == p1.getStr());
    }

    public static Object deepClone(Object obj) throws Exception {
        // write
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
        oos.writeObject(obj);
        oos.close();
        // read
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
        Object ret = ois.readObject();
        ois.close();
        return ret;
    }
}

输出结果
prototype demo
false