设计模式-原型模型简单易理解总结

原型模式

1.0 定义

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相同或相似的新对象。在这里，原型实例指定了要创建的对象的种类。用这种方式创建对象非常高效，根本无须知道对象创建的细节。

例如：

1. Windows 操作系统的安装通常较耗时，如果复制就快了很多。在生活中复制的例子非常多，这里不一一列举了。
2. 我们经常用到的复制，粘贴就是这个原理
3. Spring的bean的作用域 @Scope("prototype")

原型类图

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• 一个原型类， 只需要实现Cloneable接口， 复写clone方法， 此处clone方法可以改成任意的名称， 因为Cloneable接口是一个空接口， 你可以任意定义实现类的方法名， 如cloneA或者cloneB， 因为此处的重点是super.clone()这句话， super.clone()调用的Object的clone()方法， 而在Object类中， clone()是native的
• 涉及的组成与角色

1. 抽象原型类（prototype）：声明一个克隆自身的接口；
2. 具体原型类（ConcretePrototype）：实现一个克隆自身的操作；
3. 客户端（Client）：让一个原型克隆自身从而创建一个新的对象

---

2.0 优点

1. 效率高；
2. 创建较为复杂的对象时，使用原型模式可以简化对象的创建过程；

3. 0缺点

1. 必须实现 Cloneable 接口；
2. 当对象存在多层引用嵌套时，实现深克隆较为复杂；
3. 对已知类进行改造时，需修改源代码，违背了开闭原则

4.0 克隆类型

• 浅克隆：将一个对象复制后， 基本数据类型的变量都会重新创建， 而引用类型， 指向的还是原对象所指向的。

  (比如对克隆后的对象进行修改，原型也会给修改因为他们的指向的引用地址相同)

• 深复制：将一个对象复制后， 不论是基本数据类型还是引用类型， 都是重新创建的， 简单来说， 就是深复制进行了完全彻底的复制， 而浅复制不彻底

  (比如对克隆后的对象进行修改，原型的对象不会被修改引文因为他们的指向的引用地址不同)

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4.1 原型模式-浅克隆

具体产品

/**
 * 功能描述:浅克隆，`ConcretePrototype实现一个克隆自身的操作

 * @author newzhong
 * @version 1.0.0
 * @Note 创建时间: 2021-08-26 22:18
 * @since JDK 1.8
 */
@Data
public class ShallowClone implements Cloneable {
    private String userName;
    private Date birthDate;

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        // ConcretePrototype实现一个克隆自身的操作 Cloneable相当于抽象克隆接口native C++
        return super.clone();
    }
}

客户端TEST

/**
 * 功能描述:

 * @author newzhong
 * @version 1.0.0
 * @Note 创建时间: 2021-08-26 22:21
 * @since JDK 1.8
 */
public class CloneTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        ShallowClone shallowClone = new ShallowClone();
        Date date = new Date();
        shallowClone.setBirthDate(date);
        shallowClone.setUserName("newzhong");

        System.out.println("----------------------");
        System.out.println(shallowClone.toString());

        ShallowClone clone = (ShallowClone) shallowClone.clone();
        System.out.println("--------------------");
        System.out.println(clone.toString());
        if (Objects.equals(shallowClone, clone)){
            System.out.println("浅克隆的对象hashCode一致");
        }
        // 修改；引用对用原型对象被修改
        date.setTime(12345674);

        System.out.println("=================");
        System.out.println("================>v1"+shallowClone.toString());
        System.out.println("================>v1"+clone.toString());
    }
}

结果:

在这里插入图片描述

  修改；引用对用原型对象被修改

4.2 原型模式-深克隆

/**
 * 功能描述:

 * @author newzhong
 * @version 1.0.0
 * @Note 创建时间: 2021-08-26 22:36
 * @since JDK 1.8
 */
@Data
public class DeepClone implements Cloneable{
    private String userName;
    private Date birthDate;

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object clone = super.clone();
        DeepClone d = (DeepClone) clone;
        // 对象的属性 也进行克隆
        d.birthDate = (Date) this.birthDate.clone();
        return clone;
    }
}

/**
 * 功能描述:

 * @author newzhong
 * @version 1.0.0
 * @Note 创建时间: 2021-08-26 22:21
 * @since JDK 1.8
 */
public class DeepCloneTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        DeepClone deepClone = new DeepClone();
        Date date = new Date();
        deepClone.setBirthDate(date);
        deepClone.setUserName("newzhong");

        System.out.println("----------------------");
        System.out.println(deepClone.toString());

        DeepClone clone = (DeepClone) deepClone.clone();
        System.out.println("--------------------");
        System.out.println(clone.toString());
        if (Objects.equals(deepClone, clone)){
            System.out.println("浅克隆的对象hashCode一致");
        }
        date.setTime(12345674);

        System.out.println("=================");
        System.out.println("================>v1"+deepClone.toString());
        System.out.println("================>v1"+clone.toString());
    }
}

在这里插入图片描述

5.0 原型模式总结

原型模式作为一种快速创建大量相同或相似对象的方式，在软件开发中应用较为广泛，很多软件提供的复制(Ctrl + C)和粘贴(Ctrl + V)操作就是原型模式的典型应用

1. 主要优点

• 当创建新的对象实例较为复杂时，使用原型模式可以简化对象的创建过程，通过复制一个已有实例可以提高新实例的创建效率。
• 扩展性较好，由于在原型模式中提供了抽象原型类，在客户端可以针对抽象原型类进行编程，而将具体原型类写在配置文件中，增加或减少产品类对原有系统都没有任何影响。
• 原型模式提供了简化的创建结构，工厂方法模式常常需要有一个与产品类等级结构相同的工厂等级结构，而原型模式就不需要这样，原型模式中产品的复制是通过封装在原型类中的克隆方法实现的，无须专门的工厂类来创建产品。
• 可以使用深克隆的方式保存对象的状态，使用原型模式将对象复制一份并将其状态保存起来，以便在需要的时候使用（如恢复到某一历史状态），可辅助实现撤销操作。

2. 主要缺点

• 需要为每一个类配备一个克隆方法，而且该克隆方法位于一个类的内部，当对已有的类进行改造时，需要修改源代码，违背了“开闭原则”。
• 在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码，而且当对象之间存在多重的嵌套引用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现起来可能会比较麻烦。

3. 适用场景

• 创建新对象成本较大（如初始化的时间，CPU资源或网络资源），新的对象可以通过原型模式对已有对象进行复制来获得，如果是相似对象，则可以对其成员变量稍作修改。
• 如果系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小，或者对象本身占用内存较少时，可以使用原型模式配合备忘录模式来实现。
  在多重的嵌套引用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现起来可能会比较麻烦。

3. 适用场景

• 创建新对象成本较大（如初始化的时间，CPU资源或网络资源），新的对象可以通过原型模式对已有对象进行复制来获得，如果是相似对象，则可以对其成员变量稍作修改。
• 如果系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小，或者对象本身占用内存较少时，可以使用原型模式配合备忘录模式来实现。
• 需要避免使用分层次的工厂类来创建分层次的对象，并且类的实例对象只有一个或很少的几个组合状态，通过复制原型对象得到新实例可能比使用构造函数创建一个新实例更加方便。