開局一張圖，剩下全靠寫…

設計模式文章集合：http://aphysia.cn/categories/designpattern

前言

接觸過 Spring 或者 Springboot 的同學或許都了解, Bean 默認是單例的，也就是全局共用同一個對象，不會因為請求不同，使用不同的對象，這里我們不會討論單例，前面已經討論過單例模式的好處以及各種實現，有興趣可以了解一下：http://aphysia.cn/archives/designpattern1。除了單例以外，Spring還可以設置其他的作用域，也就是scope="prototype",這就是原型模式，每次來一個請求，都會新創建一個對象，這個對象就是按照原型實例創建的。

原型模式的定義

原型模式，也是創建型模式的一種，是指用原型實例指定創建對象的種類，并且通過拷貝這些原型創建新的對象，簡單來說，就是拷貝。一般適用于：

• 實例比較復雜，完全創建成本高，直接復制比較簡單
• 構造函數比較復雜，創建可能產生很多不必要的對象

優點：

• 隱藏了創建實例的具體細節
• 創建對象效率比較高
• 如果一個對象大量相同的屬性，只有少量需要特殊化的時候，可以直接用原型模式拷貝的對象，加以修改，就可以達到目的。

原型模式的實現方式

一般來說，原型模式就是用來復制對象的，那么復制對象必須有原型類，也就是Prototype,Prototype需要實現Cloneable接口，實現這個接口才能被拷貝，再重寫clone()方法，還可以根據不同的類型來快速獲取原型對象。

我們先定義一個原型類Fruit：

public abstract class Fruit implements Cloneable{String name;float price;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public float getPrice() {return price;}public void setPrice(float price) {this.price = price;}public Object clone() {Object clone = null;try {clone = super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return clone;}@Overridepublic String toString() {return "Fruit{" +"name='" + name + '\'' +", price=" + price +'}';} }

以及拓展了Fruit類的實體類Apple,Pear,Watermelon:

public class Apple extends Fruit{public Apple(float price){name = "蘋果";this.price = price;} } public class Pear extends Fruit{public Pear(float price){name = "雪梨";this.price = price;} } public class Watermelon extends Fruit{public Watermelon(float price){name = "西瓜";this.price = price;} }

創建一個獲取不同水果類的緩存類，每次取的時候，根據不同的類型，取出來，拷貝一次返回即可：

public class FruitCache {private static ConcurrentHashMap<String,Fruit> fruitMap =new ConcurrentHashMap<String,Fruit>();static {Apple apple = new Apple(10);fruitMap.put(apple.getName(),apple);Pear pear = new Pear(8);fruitMap.put(pear.getName(),pear);Watermelon watermelon = new Watermelon(5);fruitMap.put(watermelon.getName(),watermelon);}public static Fruit getFruit(String name){Fruit fruit = fruitMap.get(name);return (Fruit)fruit.clone();} }

測試一下，分別獲取不同的水果，以及對比兩次獲取同一種類型，可以發現，兩次獲取的同一種類型，不是同一個對象：

public class Test {public static void main(String[] args) {Fruit apple = FruitCache.getFruit("蘋果");System.out.println(apple);Fruit pear = FruitCache.getFruit("雪梨");System.out.println(pear);Fruit watermelon = FruitCache.getFruit("西瓜");System.out.println(watermelon);Fruit apple1 = FruitCache.getFruit("蘋果");System.out.println("是否為同一個對象" + apple.equals(apple1));} }

結果如下：

Fruit{name='蘋果', price=10.0} Fruit{name='雪梨', price=8.0} Fruit{name='西瓜', price=5.0} false

再測試一下，我們看看里面的name屬性是不是同一個對象：

public class Test {public static void main(String[] args) {Fruit apple = FruitCache.getFruit("蘋果");System.out.println(apple);Fruit apple1 = FruitCache.getFruit("蘋果");System.out.println(apple1);System.out.println("是否為同一個對象：" + apple.equals(apple1));System.out.println("是否為同一個字符串對象：" + apple.name.equals(apple1.name));} }

結果如下，里面的字符串確實還是用的是同一個對象：

Fruit{name='蘋果', price=10.0} Fruit{name='蘋果', price=10.0} 是否為同一個對象：false 是否為同一個字符串對象：true

這是為什么呢？因為上面使用的clone()是淺拷貝！！！不過有一點，字符串在Java里面是不可變的，如果發生修改，也不會修改原來的字符串，由于這個屬性的存在，類似于深拷貝。如果屬性是其他自定義對象，那就得注意了，淺拷貝不會真的拷貝該對象，只會拷貝一份引用。

這里不得不介紹一下淺拷貝與深拷貝的區別：

• 淺拷貝：沒有真正的拷貝數據，只是拷貝了一個指向數據內存地址的指針
• 深拷貝：不僅新建了指針，還拷貝了一份數據內存

如果我們使用Fruit apple = apple1，這樣只是拷貝了對象的引用，其實本質上還是同一個對象，上面的情況雖然對象是不同的，但是Apple屬性的拷貝還屬于同一個引用,地址還是一樣的，它們共享了原來的屬性對象name。

**那如何進行深拷貝呢？**一般有以下方案：

• 直接 new 對象，這個不用考慮了

• 序列化與反序列化：先序列化之后，再反序列化回來，就可以得到一個新的對象，注意必須實現Serializable接口。

• 自己重寫對象的clone()方法

序列化實現深拷貝

序列化實現代碼如下：

創建一個Student類和School類：

import java.io.Serializable;public class Student implements Serializable {String name;School school;public Student(String name, School school) {this.name = name;this.school = school;} } import java.io.Serializable;public class School implements Serializable {String name;public School(String name) {this.name = name;} }

序列化拷貝的類：

import java.io.ByteArrayInputStream; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.ObjectInputStream; import java.io.ObjectOutputStream; import java.io.Serializable;public class CloneUtil {public static <T extends Serializable> T clone(T obj) {T result = null;try {ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);objectOutputStream.writeObject(obj);objectOutputStream.close();ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray());ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);// 返回生成的新對象result = (T) objectInputStream.readObject();objectInputStream.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}return result;} }

測試類：

public class Test {public static void main(String[] args) {School school = new School("東方小學");Student student =new Student("小明",school);Student student1= CloneUtil.clone(student);System.out.println(student.equals(student1));System.out.println(student.school.equals(student1.school));} }

上面的結果均是false，說明確實不是同一個對象，發生了深拷貝。

clone實現深拷貝

前面的Student和School都實現Cloneable接口，然后重寫clone()方法：

public class Student implements Cloneable {String name;School school;public Student(String name, School school) {this.name = name;this.school = school;}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {Student student = (Student) super.clone();student.school = (School) school.clone();return student;} } public class School implements Cloneable {String name;public School(String name) {this.name = name;}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();} }

測試類：

public class Test {public static void main(String[] args) throws Exception{School school = new School("東方小學");Student student =new Student("小明",school);Student student1= (Student) student.clone();System.out.println(student.equals(student1));System.out.println(student.school.equals(student1.school));} }

測試結果一樣，同樣都是false，也是發生了深拷貝。

總結

原型模式適用于創建對象需要很多步驟或者資源的場景，而不同的對象之間，只有一部分屬性是需要定制化的，其他都是相同的，一般來說，原型模式不會單獨存在，會和其他的模式一起使用。值得注意的是，拷貝分為淺拷貝和深拷貝，淺拷貝如果發生數據修改，不同對象的數據都會被修改，因為他們共享了元數據。

【作者簡介】：
秦懷，公眾號【秦懷雜貨店】作者，技術之路不在一時，山高水長，縱使緩慢，馳而不息。個人寫作方向：Java源碼解析，JDBC，Mybatis，Spring，redis，分布式，劍指Offer，LeetCode等，認真寫好每一篇文章，不喜歡標題黨，不喜歡花里胡哨，大多寫系列文章，不能保證我寫的都完全正確，但是我保證所寫的均經過實踐或者查找資料。遺漏或者錯誤之處，還望指正。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的设计模式【5】-- 原型模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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