上期回顧：建造者模式

文章目錄

• 一、原型模式定義
• 二、原型模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)
• 三、案例
• • （一）淺克隆
  • （二）深克隆
  • （三）淺克隆和深克隆的區(qū)別
• 四、原型模式使用場景

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一、原型模式定義

原型模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，Prototype模式允許一個(gè)對象再創(chuàng)建另外一個(gè)可定制的對象，根本無需知道任何如何創(chuàng)建的細(xì)節(jié),工作原理是:通過將一個(gè)原型對象傳給那個(gè)要發(fā)動(dòng)創(chuàng)建的對象，這個(gè)要發(fā)動(dòng)創(chuàng)建的對象通過請求原型對象拷貝它們自己來實(shí)施創(chuàng)建。

二、原型模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

原型模式有以下三種角色：
1.抽象原型類（Prototype）：規(guī)定了具體原型對象必須實(shí)現(xiàn)的接口。
2.具體原型類（Realizetype）：實(shí)現(xiàn)抽象原型類的 clone() 方法，它是可被復(fù)制的對象。
3.訪問類（PrototypeTest）：使用具體原型類中的 clone() 方法來復(fù)制新的對象

原型模式的克隆可以分為淺克隆和深克隆

淺克隆：創(chuàng)建一個(gè)新對象，新對象的屬性和原來對象完全相同，對于非基本類型屬性，仍指向原有屬性所指向的對象的內(nèi)存地址。
深克隆：創(chuàng)建一個(gè)新對象，屬性中引用的其他對象也會被克隆，不再指向原有對象地址。

Java中的Object類中提供clone()方法來實(shí)現(xiàn)淺克隆。Cloneable接口就是抽象原型類，而實(shí)現(xiàn)了Cloneable接口的子實(shí)現(xiàn)類就是具體的原型類。

原型模式設(shè)計(jì)如下：

//在這里抽象原型類是Cloneable接口 //具體原型類 public class Realizetype implements Cloneable{public Realizetype() {System.out.println("具體原型對象已創(chuàng)建成功！");}@Overrideprotected Realizetype clone() throws CloneNotSupportedException {System.out.println("具體原型已復(fù)制成功！");return (Realizetype) super.clone();} } //訪問類 public class Client {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {//創(chuàng)建一個(gè)原型類對象Realizetype realizetype = new Realizetype();//得到原型對象的克隆對象Realizetype clone = realizetype.clone();//查看是否是同一個(gè)對象System.out.println("原型對象和克隆的對象是否是同一個(gè)對象:"+(realizetype == clone));} }

測試結(jié)果：
具體原型對象已創(chuàng)建成功！
具體原型已復(fù)制成功！
原型對象和克隆的對象是否是同一個(gè)對象:false

這里展示的原型模式只是一個(gè)簡單的克隆，抽象原型類就是Cloneable接口，具體原型類就是可被復(fù)制的對象，而訪問類就是使用克隆clone()來復(fù)制新的對象。

需要注意的是，單看測試結(jié)果我們會發(fā)現(xiàn)原型模式有以下幾個(gè)問題。

• 克隆底層不是通過new對象實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)檎{(diào)用clone()的時(shí)候并沒有打印出Realizetype 類的構(gòu)造函數(shù)中的內(nèi)容。
• 原型對象和克隆的對象不是同一個(gè)對象

而且查看clone()源碼發(fā)現(xiàn)它是一個(gè)native本地方法，也是說它并不是由java語言實(shí)現(xiàn)的。

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

三、案例

用原型模式來實(shí)現(xiàn)以下需求：
假如某學(xué)校要對這一學(xué)期的社團(tuán)指導(dǎo)老師頒發(fā)聘書，那么我現(xiàn)在就可以根據(jù)獎(jiǎng)狀模板進(jìn)行克隆，用原型模式設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)。

原型對象：獎(jiǎng)狀類

//原型對象：聘書 public class Letter implements Cloneable{private String name; //指導(dǎo)老師姓名public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public void show(){System.out.println("茲聘請 "+name+" 老師為 xxx 社團(tuán)指導(dǎo)老師!");}@Overrideprotected Letter clone() throws CloneNotSupportedException {return (Letter)super.clone();} }

訪問類：測試

public class Test {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Letter letter = new Letter();//開始克隆Letter letter1 = letter.clone();//原型對象System.out.print("原型對象：");letter.setName("張三");letter.show();//克隆對象System.out.print("克隆后對象：");letter1.setName("李四");letter1.show();} }

運(yùn)行結(jié)果：

原型對象： 茲聘請 張三 老師為 xxx 社團(tuán)指導(dǎo)老師!
克隆后對象： 茲聘請 李四 老師為 xxx 社團(tuán)指導(dǎo)老師!

這個(gè)例子比較簡單好理解，現(xiàn)在我在這個(gè)案例中引入深克隆和淺克隆的概念。

（一）淺克隆

淺克隆：創(chuàng)建一個(gè)新對象，新對象的屬性和原來對象完全相同，對于非基本類型屬性，仍指向原有屬性所指向的對象的內(nèi)存地址。

1、首先我再創(chuàng)建一個(gè)社團(tuán)類，里面有一個(gè)社團(tuán)名稱的屬性

//社團(tuán)類 public class Association {private String name ; //社團(tuán)名稱public Association(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;} }

2、修改聘書類，加上一個(gè)社團(tuán)類的對象屬性

//原型對象：聘書 public class Letter implements Cloneable{private String name; //指導(dǎo)老師姓名private Association association; //社團(tuán)public Letter(String name, Association association) {this.name = name;this.association = association;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Association getAssociation() {return association;}public void setAssociation(Association association) {this.association = association;}public void show(){System.out.println("茲聘請 "+name+" 老師為 "+association.getName()+" 社團(tuán)指導(dǎo)老師!");}@Overrideprotected Letter clone() throws CloneNotSupportedException {return (Letter)super.clone();} }

測試類：將原型對象聘書類進(jìn)行克隆，然后打印出原型對象中Association引用地址和克隆后Association引用地址，判斷該引用地址是否發(fā)生改變

public class Test {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Association association = new Association("歌舞社");//拷貝之前的對象Letter letter = new Letter("張三",association);System.out.print("克隆前對象：");letter.show();//拷貝之后的對象Letter letter1 = letter.clone();System.out.print("克隆后對象：");letter1.show();//判斷System.out.println(letter.getAssociation() == letter1.getAssociation());System.out.println("克隆前Association對象的hashCode："+letter.getAssociation().hashCode());System.out.println("克隆后Association對象的hashCode："+letter1.getAssociation().hashCode());} }

輸出結(jié)果:

克隆前對象：茲聘請 張三 老師為 歌舞社 社團(tuán)指導(dǎo)老師!
克隆后對象：茲聘請 張三 老師為 歌舞社 社團(tuán)指導(dǎo)老師!
true
克隆前Association對象的hashCode：666988784
克隆后Association對象的hashCode：666988784

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，letter.getAssociation() == letter1.getAssociation()結(jié)果返回true，說明克隆前后Letter類中持有的Association引用地址沒有發(fā)生改變，加上show()內(nèi)容一樣，說明屬性也沒發(fā)生改變，這明顯符合我們對淺克隆的定義。而且打印出來的hashCode值相同，同樣證明了它們是引用的同一個(gè)地址。

由于指向同一個(gè)地址，那我對克隆后的對象修改屬性，原來的原型對象中的屬性也會發(fā)生變化嗎？
測試如下，將克隆的對象中原來的張三指導(dǎo)的“歌舞社”改為“足球社”，再查看未克隆前的原型對象是否發(fā)生了改變。

public class Test {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Association association = new Association("歌舞社");Letter letter = new Letter("張三",association);//原來System.out.println("原對象：");letter.show();//克隆并修改Letter clone = letter.clone();Association association1 = clone.getAssociation();association1.setName("足球社");//再次查看原來對象System.out.println("克隆對象修改后再次查看原來對象：");letter.show();} }

測試結(jié)果：

原對象：
茲聘請 張三 老師為 歌舞社 社團(tuán)指導(dǎo)老師!

克隆對象修改后再次查看原來對象：
茲聘請 張三 老師為 足球社 社團(tuán)指導(dǎo)老師!

發(fā)現(xiàn)修改克隆對象中的屬性，原對象也發(fā)生了同步改變。這再一次說明了淺克隆中，會把原型對象中成員變量為引用類型的引用地址也復(fù)制給克隆對象，且此引用對象的地址是共享給原型對象和克隆對象的。

總結(jié)：淺克隆只復(fù)制指向某個(gè)對象的引用，而不復(fù)制對象本身，新舊對象還是共享同一塊內(nèi)存，修改對象會改到原對象

（二）深克隆

清楚了淺克隆例子后。再來回顧一下深克隆的定義 ---- 創(chuàng)建一個(gè)新對象，屬性中引用的其他對象也會被克隆，不再指向原有對象地址。

這要如何實(shí)現(xiàn)？很簡單>

讓Association類實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，重寫clone()方法

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

修改Letter類的clone()方法，加上對association的克隆

@Override protected Letter clone() throws CloneNotSupportedException {Letter letter = (Letter)super.clone();//拷貝Association對象letter.association= this.association.clone();return letter; }

測試結(jié)果：

原對象：
茲聘請 張三 老師為 歌舞社 社團(tuán)指導(dǎo)老師!

克隆后對象：
茲聘請 張三 老師為 足球社 社團(tuán)指導(dǎo)老師!

克隆對象修改后再次查看原來對象：
茲聘請 張三 老師為 歌舞社 社團(tuán)指導(dǎo)老師!

經(jīng)過這一頓操作后，修改克隆后對象的屬性，也不會影響到原對象，這就是深克隆，它將原型對象中的所有類型，無論是值類型還是引用類型，都復(fù)制了一份給克隆對象。

總結(jié)：深克隆對原型對象完全拷貝，但新對象跟原對象不共享內(nèi)存，修改新對象不會改變原對象。

（三）淺克隆和深克隆的區(qū)別

最后用一張圖簡單的總結(jié)一下淺克隆和深克隆的區(qū)別

四、原型模式使用場景

原型模式（Prototype Pattern）是用于創(chuàng)建重復(fù)的對象，同時(shí)又能保證性能。這種類型的設(shè)計(jì)模式屬于創(chuàng)建型模式，它提供了一種創(chuàng)建對象的最佳方式。

它的使用場景如下：

1、資源優(yōu)化場景。
2、類初始化需要消化非常多的資源，這個(gè)資源包括數(shù)據(jù)、硬件資源等。
3、性能和安全要求的場景。
4、通過new 產(chǎn)生一個(gè)對象需要非常繁瑣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備或訪問權(quán)限，則可以使用原型模式。
5、一個(gè)對象多個(gè)修改者的場景。
6、一個(gè)對象需要提供給其他對象訪問，而且各個(gè)調(diào)用者可能都需要修改其值時(shí)，可以考慮使用原型模式拷貝多個(gè)對象供調(diào)用者使用。
7、在實(shí)際項(xiàng)目中，原型模式很少單獨(dú)出現(xiàn)，一般是和工廠方法模式一起出現(xiàn)，通過 clone 的方法創(chuàng)建一個(gè)對象，然后由工廠方法提供給調(diào)用者。原型模式已經(jīng)與 Java 融為渾然一體，大家可以隨手拿來使用。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的原型模式（深克隆、浅克隆）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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