设计模式总结篇系列：原型模式（Prototype）

首先对原型模式进行一个简单概念说明：通过一个已经存在的对象，复制出更多的具有与此对象具有相同类型的新的对象。

在理解Java原型模式之前，首先需要理解Java中的一个概念：复制/克隆。

在博文《Java总结篇系列：java.lang.Object》一文中，对Java中的clone()方法进行了一定的阐述。同时，我们需要知道，Java中的对象复制/克隆分为浅复制和深复制。

一、浅复制：

我们知道，一个类的定义中包括属性和方法。属性用于表示对象的状态，方法用于表示对象所具有的行为。其中，属性既可以是Java中基本数据类型，也可以是引用类型。Java中的浅复制通常使用clone()方式完成。

当进浅复制时，clone函数返回的是一个引用，指向的是新的clone出来的对象，此对象与原对象分别占用不同的堆空间。同时，复制出来的对象具有与原对象一致的状态。

此处对象一致的状态是指：复制出的对象与原对象中的属性值完全相等==。

下面以复制一本书为例：

1.定义Book类和Author类：

 1 class Author {  2 
 3     private String name;  4     private int age;  5 
 6     public String getName() {  7         return name;  8  }  9 
10     public void setName(String name) { 11         this.name = name; 12  } 13 
14     public int getAge() { 15         return age; 16  } 17 
18     public void setAge(int age) { 19         this.age = age; 20  } 21 
22 }

 1 class Book implements Cloneable {  2 
 3     private String title;  4     private int pageNum;  5     private Author author;  6 
 7     public Book clone() {  8         Book book = null;  9         try { 10             book = (Book) super.clone(); 11         } catch (CloneNotSupportedException e) { 12             // TODO Auto-generated catch block
13  e.printStackTrace(); 14  } 15         return book; 16  } 17 
18     public String getTitle() { 19         return title; 20  } 21 
22     public void setTitle(String title) { 23         this.title = title; 24  } 25 
26     public int getPageNum() { 27         return pageNum; 28  } 29 
30     public void setPageNum(int pageNum) { 31         this.pageNum = pageNum; 32  } 33 
34     public Author getAuthor() { 35         return author; 36  } 37 
38     public void setAuthor(Author author) { 39         this.author = author; 40  } 41 
42 }

2.测试：

 1 package com.qqyumidi;  2 
 3 public class PrototypeTest {  4 
 5     public static void main(String[] args) {  6         Book book1 = new Book();  7         Author author = new Author();  8         author.setName("corn");  9         author.setAge(100); 10  book1.setAuthor(author); 11         book1.setTitle("好记性不如烂博客"); 12         book1.setPageNum(230); 13 
14         Book book2 = book1.clone(); 15         
16         System.out.println(book1 == book2);  // false
17         System.out.println(book1.getPageNum() == book2.getPageNum());   // true
18         System.out.println(book1.getTitle() == book2.getTitle());        // true
19         System.out.println(book1.getAuthor() == book2.getAuthor());        // true
20         
21  } 22 }

由输出的结果可以验证说到的结论。由此我们发现：虽然复制出来的对象重新在堆上开辟了内存空间，但是，对象中各属性确保持相等。对于基本数据类型很好理解，但对于引用数据类型来说，则意味着此引用类型的属性所指向的对象本身是相同的， 并没有重新开辟内存空间存储。换句话说，引用类型的属性所指向的对象并没有复制。

由此，我们将其称之为浅复制。当复制后的对象的引用类型的属性所指向的对象也重新得以复制，此时，称之为深复制。

 

 

二、深复制：

 Java中的深复制一般是通过对象的序列化和反序列化得以实现。序列化时，需要实现Serializable接口。

下面还是以Book为例，看下深复制的一般实现过程：

1.定义Book类和Author类（注意：不仅Book类需要实现Serializable接口，Author同样也需要实现Serializable接口!!）：

 1 class Author implements Serializable{  2 
 3     private String name;  4     private int age;  5 
 6     public String getName() {  7         return name;  8  }  9 
10     public void setName(String name) { 11         this.name = name; 12  } 13 
14     public int getAge() { 15         return age; 16  } 17 
18     public void setAge(int age) { 19         this.age = age; 20  } 21 
22 }

 1 class Book implements Serializable {  2 
 3     private String title;  4     private int pageNum;  5     private Author author;  6 
 7     public Book deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException{  8         // 写入当前对象的二进制流 
 9         ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); 10         ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos); 11         oos.writeObject(this); 12         
13         // 读出二进制流产生的新对象 
14         ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()); 15         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis); 16         return (Book) ois.readObject(); 17  } 18     
19     public String getTitle() { 20         return title; 21  } 22 
23     public void setTitle(String title) { 24         this.title = title; 25  } 26 
27     public int getPageNum() { 28         return pageNum; 29  } 30 
31     public void setPageNum(int pageNum) { 32         this.pageNum = pageNum; 33  } 34 
35     public Author getAuthor() { 36         return author; 37  } 38 
39     public void setAuthor(Author author) { 40         this.author = author; 41  } 42 
43 }

2.测试：

 1 public class PrototypeTest {  2 
 3     public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IOException {  4         Book book1 = new Book();  5         Author author = new Author();  6         author.setName("corn");  7         author.setAge(100);  8  book1.setAuthor(author);  9         book1.setTitle("好记性不如烂博客"); 10         book1.setPageNum(230); 11 
12         Book book2 = book1.deepClone(); 13         
14         System.out.println(book1 == book2);  // false
15         System.out.println(book1.getPageNum() == book2.getPageNum());   // true
16         System.out.println(book1.getTitle() == book2.getTitle());        // false
17         System.out.println(book1.getAuthor() == book2.getAuthor());        // false
18         
19  } 20 }

从输出结果中可以看出，深复制不仅在堆内存上开辟了空间以存储复制出的对象，甚至连对象中的引用类型的属性所指向的对象也得以复制，重新开辟了堆空间存储。

 

至此：设计模式中的创建型模式总结完毕，一共有五种创建型模式，分别为：单例模式（SingleTon）、建造者模式（Builder）、工厂方法模式（Factory Method）、抽象工厂模式（Abstract Factory）和原型模式（Prototype）。每种模式适用于不同的场景，具体应用时需注意区分。