设计模式-创建型模式-原型模式

2.5 原型模式

1. 模式动机与定义

   • 模式动机
     • 孙悟空变小猴子 自我复制
     • 复制一个对象，从而克隆出多个与原型对象一模一样的对象 -- 原型模式
     • 有些对象的创建过程较为复杂，而且需要频繁创建
     • 通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象的类型，然后用复制这个原型对象的办法创建出更多同类型的对象
   • 模式定义
     • 原型模式(Prototype Pattern): 原型模式是一种对象创建型模式，用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。
     • 原型模式允许通过一个原型对象创建一个或多个同类型的其他对象，而无须知道任何创建的细节

2. 模式结构与分析

   • 模式结构
     • 角色：
       • Prototype: 抽象原型类
       • ConcretePrototype: 具体原型类
       • Client: 客户类
   • 模式分析
     • 所有Java类都继承自java.lang.Object，而Object类提供一个clone()方法，可以将一个Java对象复制一份
     • 在Java中可以直接使用Object提供的clone()方法来实现对象的克隆(浅克隆)
     • 能够实现克隆的Java类必须实现一个标识接口Cloneable，表示这个Java类支持复制
     • 如果一个类没有实现这个接口但是调用了clone()方法，Java编译器将抛出一个CloneNotSupportedException异常
     • 浅克隆(Shallow Clone): 当原型对象被复制时，只复制它本身和其中包含的值类型的成员变量，而引用类型的成员变量并没有复制，引用类型只复制地址
     • 深克隆(Deep Clone): 除了对象本身被复制外，对象所包含的所有成员变量也将被复制

3. 模式实例与解析

4. 模式效果与应用

   • 模式优点

     • 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
     • 简化创建结构，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，以便在需要的时候使用，可辅助实现撤销操作

   • 模式缺点

     • 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

   • 模式应用

     • 创建新对象成本较大，新对象可以通过复制已有对象来获得，如果是相似对象，则可以对其成员变量稍作修改
     • 系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小
     • 需要避免使用分层次的工厂类来创建分层次的对象

import java.io.Serializable;

class Attachment implements Serializable {
    private void download() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("download attachment");
    }
}

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.OptionalDataException;
import java.io.Serializable;

class Email implements Cloneable,Serializable {
    private Attachment attachment = null;
    public Email() {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        this.attachment = new Attachment();
    }
    //浅克隆
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        // TODO Auto-generated method stub
        return super.clone();
    }
    //深克隆
    public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException,OptionalDataException {
        // TODO Auto-generated method stub
        //将对象写入流中
        ByteArrayOutputStream bao = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bao);
        oos.writeObject(this);

        //将对象从流中读出
        ByteArrayInputStream bai = new ByteArrayInputStream(bao.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bai);
        return (ois.readObject());
    }
    
    public Attachment getAttachment() {
        return this.attachment;
    }
    public void display() {
        System.out.println("look email");
    }
    

}
public class Client {

    public static void main(String[] args)  {
        // TODO Auto-generated method stub
        Email email, copyEmail1 = null, copyEmail2 = null;
        email = new Email();
        try {
            copyEmail1 = (Email)email.clone();
            copyEmail2 = (Email)email.deepClone();
        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        
        //浅克隆
        System.out.println("浅克隆结果：");
        System.out.println("email == copyEmail1? ");
        System.out.println(email == copyEmail1);
        
        System.out.println("email.getAttachment() == copyEmail1.getAttachment()? ");
        System.out.println(email.getAttachment() == copyEmail1.getAttachment());
        System.out.println("--------------");
        //深克隆
        System.out.println("深克隆结果：");
        
        System.out.println("email == copyEmail2? ");
        System.out.println(email == copyEmail2);
        
        System.out.println("email.getAttachment() == copyEmail2.getAttachment()? ");
        System.out.println(email.getAttachment() == copyEmail2.getAttachment());
        
        

    }

}