设计模式-原型模式

1.原型设计模式介绍

原型模式：是用于创建重复的对象，同时又能保证性能，属于创建型模式。

这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。

类型：浅拷贝和深拷贝

核心组成

1.Prototype: 声明克隆方法的接口,是所有具体原型类的公共父类,Cloneable接口

2.ConcretePrototype:具体原型类

3.Client: 让一个原型对象克隆自身从而创建一个新的对象

应用场景

1.一个对象多个修改者的场景。

2.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

3.如果系统要保存对象的状态，做备份使用

2.浅拷贝

要想实现对象拷贝，就必须实现Cloneable接口，并且实现clone()克隆方法。

java 复制代码

public class Student implements Cloneable{
    private String age;
    private String name;

    private List<String> hobby=new ArrayList<>();

    public Student() {
        System.out.println("构造器被调用~");
    }

    public List<String> getHobby() {
        return hobby;
    }

    public void setHobby(List<String> hobby) {
        this.hobby = hobby;
    }

    public String getAge() {
        return age;
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    /**
     * 实现克隆方法-浅拷贝
     *
     * @return
     * @throws CloneNotSupportedException
     */
    @Override
    protected Student clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Student) super.clone();
    }


    /**
     * toString方法，方便查询
     *
     * @return
     */
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "age='" + age + '\'' +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", hobby=" + hobby +
                '}';
    }
}

创建学生1并设置相关属性，通过s1克隆s2，只修改姓名和爱好

java 复制代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Student s1 = new Student();
        s1.setAge("18");
        s1.setName("小张");
       s1.getHobby().add("ccc");


        Student s2 = s1.clone();
        s2.setName("小小张");
        s2.getHobby().add("bbb");
        System.out.println("浅拷贝:"+s1.toString());
        System.out.println("浅拷贝:"+s2.toString());
    }
}

发现年龄不变和爱好，姓名改变

通过debug发现，s1和s2属性hobby的地址一样

上面拷贝模式属于浅拷贝 ：

如果原型对象的成员变量是基本数据类型(int, double, byte, boolean, char等) ,将复制一份给克隆对象;

如果原型对象的成员变量是引用数据类型，则将引用对象的地址复制一份给克隆对象，也就是说原型对象和克隆对象的成员变量指向****相同的内存地址

通过覆盖object类的clone()方法可以实现浅克隆

3.深拷贝

无论原型对象的成员变量是基本数据类型还是引用类型,都将复制一份给克隆对象,如果需要实现深克隆,可以通过**序列化(Serializable)**等方式来实现

要想实现深拷贝需要实现Serializable接口，实现序列化和反序列化

java 复制代码

public class Student implements Serializable {
    private String age;
    private String name;

    private List<String> hobby=new ArrayList<>();

    public Student() {
        System.out.println("构造器被调用~");
    }

    public List<String> getHobby() {
        return hobby;
    }

    public void setHobby(List<String> hobby) {
        this.hobby = hobby;
    }

    public String getAge() {
        return age;
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    /**
     * 实现克隆方法-深拷贝
     * @return
     */
    public Student deepClone() {
        try {
            //输出  序列化
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
            oos.writeObject(this);

            //输出  序列化
            ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
            Student copyStudent = (Student) ois.readObject();
            return copyStudent;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    /**
     * toString方法，方便查询
     *
     * @return
     */
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "age='" + age + '\'' +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", hobby=" + hobby +
                '}';
    }
}

修改姓名和爱好

java 复制代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Student s1 = new Student();
        s1.setAge("18");
        s1.setName("小张");
       s1.getHobby().add("aaa");


        Student s2 = s1.deepClone();
        s2.setName("小小张");
        s2.getHobby().add("bbb");
        System.out.println("深拷贝:"+s1.toString());
        System.out.println("深拷贝:"+s2.toString());
    }
}

发现hobby的地址不同，并且hobby的值也不同

优点：

性能提高：当创建新的对象实例较为复杂时,使用原型模式可以简化对象的创建过程,可以提高新实例的创建效率

可辅助实现撤销操作,使用深克隆的方式保存对象的状态,使用原型模式将对象复制一份并将其状态保存起来，以便在需要的时候使用恢复到历史状态

缺点：

需要为每一个类配备一个克隆方法,对已有的类进行改造时,需要修改源代码,违背了"开闭原则

必须实现 Cloneable 接口或Serializable接口