设计模式5——原型模式（创建型模式）

原型模式，根据现有的实例变量（ A ），复制（克隆）出相同类型的实例变量 ( B )。

要理解原型模式的实质，核心的要点是搞清楚 “ 深复制 ” 和 “ 浅复制 ”。

一，“ 深复制 ” 和 “ 浅复制 ” 的概念和区别

浅复制：使用一个已知实例 ( A ) 对新创建实例 ( B ) 的成员变量逐个赋值，这个方式也被称为浅拷贝

深复制：不仅要复制对象的所有非引用类型成员（即基本数据类型变量，如int、boolean、char等）变量值，还要为引用类型的成员变量创建新的实例，并且初始化为形式参数实例值。

通过以上概念可以得知：

浅复制时，实例变量中的引用变量的值（该值是地址，不是变量的实际内容）也是相同的，即指向（堆中）同一个对象。

深复制需要做的是：在堆中新建引用类型的成员实例对象，并将该新建的成员实例对象的地址赋值给新实例变量 ( B ) 的成员（引用类型，值是地址）。

 

二， 原型模式的实现：实现Cloneable接口（Java）

原型模式本质上是要实现复制（克隆）。

复制又分为 “ 深复制 ” 和 “ 浅复制 ”。Java 中通过让一个类实现 cloneable 接口，并重写 clone() 函数，在 clone() 函数中，执行旧对象向新对象进行成员变量赋值操作，实现一个对象的复制（克隆）。

简单的“成员变量的逐一拷贝赋值”实现的是浅复制。

要保证“深复制”的实现，需要该对象引用的其他对象（即对象中的非基本类型成员变量）也要实现 Cloneable 接口并重写 clone()方法。

按照上面的结论，实现以下代码 Body 类组合了 Head 类，要想深拷贝 Body 类，必须在 Body 类的 clone 方法中将 Head 类也要拷贝一份。代码如下：

1．static class Body implements Cloneable{
2． public Head head;
3． public Body() {}
4． public Body(Head head) {this.head = head;}
5． @Override
6． protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
7． Body newBody = (Body) super.clone();
8． newBody.head = (Head) head.clone();
9． return newBody;
10． }
11．}

12．static class Head implements Cloneable{
13． public Face face;
14． public Head() {}
15． @Override
16． protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
17． return super.clone();
18． } }

19．public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
20． Body body = new Body(new Head(new Face()));
21． Body body1 = (Body) body.clone();
22． System.out.println("body == body1 : " + (body == body1) );
23． System.out.println("body.head == body1.head : " + (body.head == body1.head));
24．}

打印结果为：

1. body == body1 : false
2. body.head == body1.head : false

注意：以上示例代码中，Head 在 clone 时不保证是 “ 深复制 ”，因为 Head 中的 Face 也是个引用变量，是否是 “ 深复制 ” 取决于：原 Head 对象新 “ 克隆 ” 出的新 Head 对象中的 Face 是如何赋值的。

三，原型模式的结构图

原型模式框架图

 

我个人理解，所谓的原型模式就是要实现一个可以自我克隆的接口，实际编码时需要重点考虑的是克隆如何实现，以及克隆的效果如何，是 “深克隆” 还是 “浅克隆”。