原型模式

克隆羊问题：现在有一只叫做 tom 的羊，年龄：1，颜色：白色，请编写程序创建和 tom 羊 属性完全相同的 10 之羊。

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传统方式解决克隆羊问题：

代码演示：

package designPattern.prototype;

/**
 * tom 羊
 * @author : 雪飞oubai
 * @date : 2020/3/16 11:39
 */
public class Sheep {
    private String name;

    private Integer age;

    private String color;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

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

    public String getColor() {
        return color;
    }

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

    public Sheep() {

    }

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

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

package designPattern.prototype;

/**
 * @author : 雪飞oubai
 * @date : 2020/3/16 11:41
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheep = new Sheep("tom",1,"白色");
        Sheep sheep1 = new Sheep(sheep.getName(),sheep.getAge(),sheep.getColor());
        Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(),sheep.getAge(),sheep.getColor());
        Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(),sheep.getAge(),sheep.getColor());
        Sheep sheep4 = new Sheep(sheep.getName(),sheep.getAge(),sheep.getColor());
        //...
        System.out.println(sheep);
        System.out.println(sheep1);
        System.out.println(sheep2);
        System.out.println(sheep3);
        System.out.println(sheep4);
        //...
    }
}

传统方式的优缺点：

1. 优点是比较好理解，简单易操作。

2. 在创建新的对象时，总是需要重新获取原始对象的属性，如果创建的对象比较复杂时，效率较低。

3. 总是需要重新初始化对象，而不是动态的获得对象运行时的状态，不够灵活。

改进：java中 Object 类的是所有类的根类，Object类提供了一个clone()方法，该方法可以将一个 Java 对象复制一份，但是需要实现 clone 的java类必须要实现的一个接口 Cloneable ，该接口表示该类能够复制且具有复制的能力。从而引出 原型模式。

原型模式----基本介绍：

1. 原型模式（Prototype模式）是指用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型，创建新的对象。

2. 原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象在创建例外一个 可定制的对象，无需知道如何创建的细节。

3. 工作原理：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他们自己来实施创建，即 对象.clone()。

4. 形象的理解：孙悟空拔出猴毛，变出其他孙悟空。

原型模式解决克隆羊问题的应用实例：

　　使用原型模式改进传统方式，让程序具有更高的效率和扩展性。

代码演示：

package designPattern.prototype.improve;

/**
 * @author : 雪飞oubai
 * @date : 2020/3/16 12:18
 */
public class Sheep implements Cloneable{
    private String name;

    private Integer age;

    private String color;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

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

    public String getColor() {
        return color;
    }

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

    public Sheep() {

    }

    // 使用默认的clone方法来实现
    @Override
    protected Object clone() {
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep) super.clone();
        } catch (Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }

        return sheep;
    }

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

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

　　

package designPattern.prototype.improve;

/**
 * @author : 雪飞oubai
 * @date : 2020/3/16 12:21
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheep1 = new Sheep("tom", 1, "白色");
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep1.clone();
        Sheep sheep3 = (Sheep) sheep1.clone();
        Sheep sheep4 = (Sheep) sheep1.clone();
        Sheep sheep5 = (Sheep) sheep1.clone();
        //...
        System.out.println(sheep1);
        System.out.println(sheep2);
        System.out.println(sheep3);
        System.out.println(sheep4);
        System.out.println(sheep4);
        //...
    }
}

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深入讨论 浅拷贝和深拷贝浅

浅拷贝介绍：

1. 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，也就是将该属性值复制一份给新的对象。

2. 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，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。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值。

3. 前面我们克隆羊就是浅拷贝。

4. 浅拷贝是使用默认的 clone() 方法来实现 sheep = (Sheep) super.clone ();

深拷贝基本介绍：

1. 复制对象的所有基本数据类型的成员变量值。

2. 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。

3. 深拷贝实现方式 1 ：重写 clone方法来实现深拷贝。

4. 深拷贝实现方式 2 ：通过对象序列化实现深拷贝推荐。

深拷贝引用实例：

代码演示：

package designPattern.prototype.deepclone;

import java.io.Serializable;

/**
 * @author : 雪飞oubai
 * @date : 2020/3/17 16:05
 */
public class DeepCloneableTarget implements Serializable,Cloneable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private String cloneName;

    private String cloneClass;

    public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) {
        this.cloneName = cloneName;
        this.cloneClass = cloneClass;
    }

    // 因为该类的属性都是String，因此我们这里使用默认clone方法即可
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

package designPattern.prototype.deepclone;

import java.io.*;

/**
 * @author : 雪飞oubai
 * @date : 2020/3/17 17:13
 */
public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable {

    private String name;
    private DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;

    public DeepProtoType() {
    }

    // 深拷贝 - 方式一 使用clone方法
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object deep = null;
        // 这里完成对基本数据类型（属性）和String的克隆
        deep = super.clone();
        // 因为要深拷贝，所以要对引用类型进行单独处理
        DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType) deep;
        deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget) deepCloneableTarget.clone();
        return deepProtoType;
    }

    // 深拷贝 - 方式二 通过对象序列化（推荐）
    public Object deepClone() {
        // 创建流对象
        ByteArrayOutputStream bos = null;
        ObjectOutputStream oos = null;
        ByteArrayInputStream bis = null;
        ObjectInputStream ois = null;

        try {
            // 序列化
            bos = new ByteArrayOutputStream();
            oos = new ObjectOutputStream(bos);
            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);
            DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType) ois.readObject();
            return deepProtoType;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        } finally {
            try {
                bos.close();
                oos.close();
                bis.close();
                ois.close();
            } catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public DeepCloneableTarget getDeepCloneableTarget() {
        return deepCloneableTarget;
    }

    public void setDeepCloneableTarget(DeepCloneableTarget deepCloneableTarget) {
        this.deepCloneableTarget = deepCloneableTarget;
    }
}

package designPattern.prototype.deepclone;

/**
 * @author : 雪飞oubai
 * @date : 2020/3/17 17:18
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DeepProtoType deepProtoType1 = new DeepProtoType();
        deepProtoType1.setName("xuefei");
        deepProtoType1.setDeepCloneableTarget(new DeepCloneableTarget("大牛", "小牛"));

        // 方式1：完成深拷贝
//        DeepProtoType deepProtoType2 = (DeepProtoType) deepProtoType1.clone();
//        System.out.println(deepProtoType1+"DeepCloneableTarget的hashcode"+deepProtoType1.getDeepCloneableTarget().hashCode());
//        System.out.println(deepProtoType2+"DeepCloneableTarget的hashcode"+deepProtoType2.getDeepCloneableTarget().hashCode());
        // 方式2：完成深拷贝
        DeepProtoType deepProtoType2 = (DeepProtoType) deepProtoType1.deepClone();
        System.out.println(deepProtoType1 + "DeepCloneableTarget的hashcode" + deepProtoType1.getDeepCloneableTarget().hashCode());
        System.out.println(deepProtoType2 + "DeepCloneableTarget的hashcode" + deepProtoType2.getDeepCloneableTarget().hashCode());
    }
}

 

 

方式一和方式二的运行结果都证明了两种方式都实现了深拷贝。

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原型模式的注意事项和细节

1. 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。

2. 不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态。

3. 如果原始对象发生变化（ 增加或者减少属性 ），其它克隆对象的也会发生相应的变化无需修改代码。

4. 在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码。

5. 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，需要修改其源代码 ，违背了 ocp 原则。

6.