【面试高频】Java设计模式-原型模式

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• 文章发布日期：2022.03.28
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1.1概述

用一个已经创建的实例作为原型，通过复制该原型对象来创建一个和原型对象相同的新对象

1.2结构

原型模式包含如下角色：

• 抽象原型类：规定了具体原型对象必须实现的clone（）方法
• 具体原型类：实现抽象原型类的clone（）方法，它是可被复制的对象
• 访问类：使用具体原型类中的clone（）方法来赋值新的对象

1.3实现

原型模式的拷贝分为浅拷贝和深拷贝

浅拷贝：创建一个新对象，新对象的属性和原来对象完全相同，如果是引用类型，和原来属性指向同一个内存地址
深拷贝：创建一个新对象，属性中引用的其他对象也会被克隆，不再指向原有对象地址

Java中的Object类中提供了clone（）方法来实现浅拷贝，要实现Cloneable接口

public class Realizetype implements Cloneable {

    public Realizetype(){
        System.out.println("具体的原型对象创建完成！");
    }

    @Override
    public Realizetype clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具体原型复制成功！");
        return (Realizetype)super.clone();
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Realizetype realizetype = new Realizetype();
        Realizetype clone = realizetype.clone();
        System.out.println(realizetype==clone);
    }
}

具体的原型对象创建完成！
具体原型复制成功！
false

1.4案例

使用原型模式生成三好学生奖状，同一学校三好学生奖状除了获奖人姓名不同，其他都相同，可以使用原型模式复制多个三好学生奖状出来，然后在修改奖状上的名字即可

public class Citation implements Cloneable {

    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    @Override
    protected Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Citation)super.clone();
    }

    public void show(){
        System.out.println(name+"被评选为三好学生");
    }
}

public class CitaionTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Citation citation = new Citation();
        Citation clone1 = citation.clone();
        clone1.setName("张三");
        Citation clone2 = citation.clone();
        clone2.setName("李四");
        clone1.show();
        clone2.show();
    }
}

张三被评选为三好学生
李四被评选为三好学生

可以看到我们以Citation为原型，调用clone方法创建新对象

1.5深拷贝

我们先来看一下浅拷贝在拷贝引用类型对象下出现的问题

Student类

public class Student {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

Student在Citation中作为成员变量

public class Citation implements Cloneable {

    private Student student;

    public Student getStudent() {
        return student;
    }

    public void setStudent(Student student) {
        this.student = student;
    }

    @Override
    protected Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Citation)super.clone();
    }

    public void show(){
        System.out.println(student.getName()+"被评选为三好学生");
    }
}

测试浅拷贝

public class CitaionTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Student s1 = new Student();
        s1.setName("张三");
        Citation citation = new Citation();
        citation.setStudent(s1);
        Citation clone1 = citation.clone();
        clone1.getStudent().setName("李四");
        citation.show();
        clone1.show();
    }
}

李四被评选为三好学生
李四被评选为三好学生

我们发现clone1对象的student被修改时，原对象的student对象也被修改，说明被克隆出来的引用类型和原引用类型指向同一份内存地址

这种情况我们要是用深克隆，而深克隆需要使用对象流

public class CitaionTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, IOException, ClassNotFoundException {
        Student s1 = new Student();
        s1.setName("张三");
        Citation citation = new Citation();
        citation.setStudent(s1);

        //创建对象输出流，将对象输出到指定文件中
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("d:/"));
        oos.writeObject(citation);
        oos.close();

        //创建对象输入流对象
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("d:/"));
        Citation clone = (Citation)ois.readObject();
        ois.close();

        clone.getStudent().setName("李四");

        citation.show();
        clone.show();
    }
}

注意Citation对象和Student对象都需要序列化