Java设计模式-创建型模式-原型模式

原型模式

要求：以一个已经创建的对象为原型，复制一个新的对象

使用场景：

创建对象的成本比较大的时候（如从耗时较长的计算或者从查询耗时长的RPC接口获取数据），直接拷贝已有对象，而不是每次耗时创建对象。

原型模式分为两种，浅拷贝和深拷贝

• 浅拷贝：克隆对象所有变量的值与原型对象完全一致，引用数据类型（除String类型）的地址也一致
• 深拷贝：克隆对象所有变量的内容与原型对象完全一致，但引用数据类型的地址不一致

下面以学生和奖状的例子 讲述深拷贝和浅拷贝

浅拷贝

Object类中提供了clone()方法来实现浅克隆，但是需要实现Cloneable接口，代码如下：

// 奖状类
class Citation implements Cloneable {
    private String name; // 注意，String为不可变类

    public Citation(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    public String getName() {
        return this.name;
    }
 
    public void show() {
        System.out.println(name);
    }
 
    @Override
    protected Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Citation) super.clone();
    }

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

测试代码：

/**
 * 浅拷贝
 * 复制一个奖状类
 */
@Test
public void ShallowCopy() throws CloneNotSupportedException {
    Citation citation = new Citation("三好学生");
    Citation clone = citation.clone();
    citation.show();
    clone.show();
    System.out.println(clone == citation);
}
输出：
三好学生
优秀学生
false

上述奖状类，只有一个String 类型，没有其他引用类型，可以使用clone()方法进行浅拷贝

但对于有其他引用属性的对象，例如，一个学生对象有一个奖状属性，这时如果还使用浅拷贝，复制的学生对象，引用的奖状就是同一个（地址相同），修改奖状属性，就会导致所有拷贝的学生的奖状信息都跟着改变，这显然不是我们想要的

这时就需要使用深拷贝完成复制，代码如下：

深拷贝

public class Student implements Cloneable{
    private String name;

    private Citation citation;

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

    public void setCitation(Citation citation) {
        this.citation = citation;
    }

    public Citation getCitation(){
        return citation;
    }
    /**
     * 深拷贝
     * @return
     * @throws CloneNotSupportedException
     */
    @Override
    protected Student clone() throws CloneNotSupportedException {
        Student clone = (Student) super.clone();
        Citation citation = this.citation.clone();
        clone.setCitation(citation);
        return clone;
    }

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

测试代码：

/**
 * 深拷贝
 * 复制一个学生改个名
 */
@Test
public void DeepCopy() throws CloneNotSupportedException {
    Student student = new Student();
    student.setName("张三");
    student.setCitation(new Citation("三好学生"));

    Student clone = student.clone();
    clone.setName("李四");
    clone.getCitation().setName("优秀学生");
    System.out.println(student);
    System.out.println(clone);
    System.out.println(student == clone);
}

输出：
Student{name='张三', citation=Citation{name='三好学生'}}
Student{name='李四', citation=Citation{name='优秀学生'}}
false

原型模式的本质就是clone，可以解决构建复杂对象的资源消耗问题，能再某些场景中提升构建对象的效率；还有一个重要的用途就是保护性拷贝，可以通过返回一个拷贝对象的形式，实现只读的限制。