Java设计模式之原型模式

本文主要是介绍Java设计模式之原型模式，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

基本介绍

原型（Prototype）模式是指：用原型实例制定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型，创建新的对象。
原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节。
工作原理是：通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建，即对象.clone()。

注意事项和细节

创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率。
不用重新初始化对象，而是动态地获取对象运行时的状态。
如果原始对象发生变化（增加或减少属性），其他克隆对象也会发生相应的变化，无需修改代码。
缺点：需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，需要修改其源码，违背了ocp原则。

package com.fjh.prototype;

class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    private String color;

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

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    //克隆该实例，使用默认的clone方法来完成
    @Override
    protected Object clone() {
        Sheep sheep = null;
        try{
            sheep = (Sheep) super.clone();
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", color='" + color + '\'' +
                '}';
    }
}

public class PrototypeTest {
    public static void main(String[] args){
        Sheep sheep = new Sheep("yeah",5,"white");
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep sheep4 = (Sheep) sheep.clone();
        System.out.println(sheep);
        System.out.println(sheep2);
        System.out.println(sheep3);
        System.out.println(sheep4);
    }
}

浅拷贝介绍

对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是该属性值复制一份给新的对象。
对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值。
浅拷贝是使用默认的clone方法来实现的。

package com.fjh.prototype;

class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    private String color;
    public Sheep friend;

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

    public void setFriend(Sheep friend) {
        this.friend = friend;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    //克隆该实例，使用默认的clone方法来完成
    @Override
    protected Object clone() {
        Sheep sheep = null;
        try{
            sheep = (Sheep) super.clone();
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", color='" + color + '\'' +
                '}';
    }
}

public class PrototypeTest {
    public static void main(String[] args){
        Sheep sheep = new Sheep("yeah",5,"white");
        sheep.setFriend(new Sheep("geap",4,"black"));
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep) sheep.clone();
        //浅拷贝
        System.out.println(sheep +"------->"+sheep.friend.hashCode()); //Sheep{name='yeah', age=5, color='white'}------->930990596
        System.out.println(sheep2 +"------->"+sheep2.friend.hashCode()); //Sheep{name='yeah', age=5, color='white'}------->930990596
        System.out.println(sheep3 +"------->"+sheep3.friend.hashCode()); //Sheep{name='yeah', age=5, color='white'}------->930990596
    }
}

深拷贝介绍

复制对象的所有基本数据类型的成员变量值。
为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象，也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象进行拷贝。
深拷贝实现方式1：重写clone方法来实现。
深拷贝实现方式2：通过对象序列化来实现。(推荐)

方式1：重写clone方法实现

package com.fjh.prototype;

class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    private String color;
    public Sheep friend;

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

    public void setFriend(Sheep friend) {
        this.friend = friend;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    @Override
    protected Object clone() {
        Sheep sheep = null;
        try{
            // 这里完成对基本数据类型（属性）和String的克隆
            sheep = (Sheep) super.clone();
            // 对引用类型的属性进行单独处理
            sheep.friend = (Sheep) sheep.friend.clone();
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", color='" + color + '\'' +
                '}';
    }
}

public class PrototypeTest {
    public static void main(String[] args){
        Sheep sheep = new Sheep("yeah",5,"white");
        sheep.setFriend(new Sheep("geap",4,"black"));
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep) sheep.clone();
        //深拷贝
        System.out.println(sheep +"------->"+sheep.friend.hashCode()); // Sheep{name='yeah', age=5, color='white'}------->930990596
        System.out.println(sheep2 +"------->"+sheep2.friend.hashCode()); // Sheep{name='yeah', age=5, color='white'}------->1921595561
        System.out.println(sheep3 +"------->"+sheep3.friend.hashCode()); // Sheep{name='yeah', age=5, color='white'}------->565760380
    }
}

方式2：通过序列化实现

package com.fjh.prototype;

import java.io.*;

class Sheep implements Serializable {
    private String name;
    private int age;
    private String color;
    public Sheep friend;

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

    public void setFriend(Sheep friend) {
        this.friend = friend;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public Sheep deepClone(){
        // 创建流对象
        ByteArrayOutputStream bos = null;
        ObjectOutputStream oos = null;
        ByteArrayInputStream bis = null;
        ObjectInputStream ois = null;
        Sheep sheep = null;
        try{
            //序列化
            bos = new ByteArrayOutputStream();
            oos = new ObjectOutputStream(bos); // 字节数组输入流转换成对象输出流
            oos.writeObject(this); // 当前这个对象以对象流的方式输出

            //反序列化
            bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ois = new ObjectInputStream(bis);
            sheep = (Sheep) ois.readObject();
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
            return null;
        }finally {
            // 关闭流
            try{
                bos.close();
                oos.close();
                bis.close();
                ois.close();
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return sheep;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", color='" + color + '\'' +
                '}';
    }
}

public class PrototypeTest {
    public static void main(String[] args){
        Sheep sheep = new Sheep("yeah",5,"white");
        sheep.setFriend(new Sheep("geap",4,"black"));
        Sheep sheep2 = sheep.deepClone();
        Sheep sheep3 = sheep.deepClone();
        //浅拷贝
        System.out.println(sheep +"------->"+sheep.friend.hashCode()); // Sheep{name='yeah', age=5, color='white'}------->1268447657
        System.out.println(sheep2 +"------->"+sheep2.friend.hashCode()); // Sheep{name='yeah', age=5, color='white'}------->110718392
        System.out.println(sheep3 +"------->"+sheep3.friend.hashCode()); // Sheep{name='yeah', age=5, color='white'}------->425918570
    }
}

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