原型模式-浅克隆和深克隆的自我理解
原型模式是一种创建型设计模式,它通过复制一个已经存在的实例来返回新的实例,而不是新建实例.被复制的实例就是我们所称的原型,这个原型是可定制的.
原型模式多用于创建复杂的或者耗时的实例, 因为这种情况下,复制一个已经存在的实例可以使程序运行更高效,或者创建值相等,只是命名不一样的同类数据.
原型模式中的拷贝分为"浅拷贝"和"深拷贝":
浅拷贝: 对值类型的成员变量进行值的复制,对引用类型的成员变量只复制引用,不复制引用的对象.
深拷贝: 对值类型的成员变量进行值的复制,对引用类型的成员变量也进行引用对象的复制.
类图:
查看api object的clone()方法，这里面是这样说明的：
此方法返回的对象应该独立于该对象（正被复制的对象）。要获得此独立性，在 super.clone 返回对象之前，有必要对该对象的一个或多个字段进行修改。这通常意味着要复制包含正在被复制对象的内部“深层结构”的所有可变对象，并使用对副本的引用替换对这些对象的引用。如果一个类只包含基本字段或对不变对象的引用，那么通常不需要修改 super.clone 返回的对象中的字段。
Object 类的 clone 方法执行特定的复制操作。首先，如果此对象的类不能实现接口 Cloneable，则会抛出 CloneNotSupportedException。注意，所有的数组都被视为实现接口 Cloneable。否则，此方法会创建此对象的类的一个新实例，并像通过分配那样，严格使用此对象相应字段的内容初始化该对象的所有字段；这些字段的内容没有被自我复制。所以，此方法执行的是该对象的“浅表复制”，而不“深层复制”操作。
实例一:浅拷贝
public class Prototype implements Cloneable {
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Object clone() {
try {
return super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
public class TestMain {
public static void main(String[] args) {
testPrototype();
}
private static void testPrototype(){
Prototype pro = new Prototype();
pro.setName("original object");
Prototype pro1 = (Prototype)pro.clone();
pro.setName("changed object1");
System.out.println("original object:" + pro.getName());
System.out.println("cloned object:" + pro1.getName());
}
}
结果:
original object:changed object1
cloned object:original object
克隆的对象复制了String类型的name的引用，没有复制常量池中的对象，我们知道String是引用数据类型，在常量池中他的值只有一份，而且String的定义是,public final class String{},所以无法更改，当给克隆对象的name赋值时，会在常量池中重新建立一个新的字符串，对该name的赋值，指向新的字符串对象的地址。不能复制引用的对象。
原name的地址仍然指向原字符串对象。
浅拷贝: 对值类型的成员变量进行值的复制,对引用类型的成员变量只复制引用,不复制引用的对象.
既然String特性不能更改对象的值，再来一个自己写的小例子仔细说明：
package com.java.simpleclone;
public class ConcretePrototype implements Cloneable{
//引用类型
String name;
//引用类型
int[] array;//数组对象
public int[] getArray() {
return array;
}
public void setArray(int[] array) {
this.array = array;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public ConcretePrototype() {
}
@Override
protected Object clone(){
// TODO Auto-generated method stub
try {
return super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
客户端
package com.java.simpleclone;
public class CloneTest {
public static void main(String[] args) {
ConcretePrototype cp=new ConcretePrototype();
cp.setName("Orginal Prototype");
cp.setArray(new int[]{1000,200});
int[] b=cp.getArray();
System.out.println("克隆前cp "+cp.getName()+"==数组=="+cp.getArray()[0]);
ConcretePrototype cp2=(ConcretePrototype)cp.clone();
cp2.setName("Copy Prototype");
int[] a=cp2.getArray();//
a[0]=500;
cp2.setArray(a);
System.out.print("是否同属于一个数组：");
System.out.println(a==b);
System.out.println("克隆后cp "+cp.getName()+"==数组=="+cp.getArray()[0]);
System.out.println("克隆后cp2 "+cp2.getName()+"==数组=="+cp2.getArray()[0]);
/**
* 运行结果：
* 克隆前cp Orginal Prototype==数组==1000
是否同属于一个数组：true
克隆后cp Orginal Prototype==数组==500
克隆后cp2 Copy Prototype==数组==500
*/
//克隆之后给cp2的数组重新定义，cp的数组的值改变了，这说明cp2.getArray() 获取的数组对象，跟cp里面的数组对象是同一个，
// 非常明白的说明了浅克隆的 只复制对象的引用，不复制引用对象
}
}
运行结果：
克隆前cp Orginal Prototype==数组==1000
是否同属于一个数组：true
克隆后cp Orginal Prototype==数组==500
克隆后cp2 Copy Prototype==数组==500
下面对上面这个例子进行深克隆，深复制
package com.java.simpleclone;
public class ConcretePrototype implements Cloneable{
//引用类型
String name;
//引用类型
int[] array;//数组对象
public int[] getArray() {
return array;
}
public void setArray(int[] array) {
this.array = array;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public ConcretePrototype() {
}
@Override
protected Object clone(){
ConcretePrototype cn=null;
try {
cn=(ConcretePrototype) super.clone();
cn.array=this.array.clone();//api的说明，所有的数组都实现了clonable 接口，复制一个新的数组副本
return cn;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
客户端
package com.java.simpleclone;
public class CloneTest {
public static void main(String[] args) {
ConcretePrototype cp=new ConcretePrototype();
cp.setName("Orginal Prototype");
cp.setArray(new int[]{1000,200});
int[] b=cp.getArray();
System.out.println("克隆前cp "+cp.getName()+"==数组=="+cp.getArray()[0]);
ConcretePrototype cp2=(ConcretePrototype)cp.clone();
cp2.setName("Copy Prototype");
int[] a=cp2.getArray();//
a[0]=500;
cp2.setArray(a);
System.out.print("是否同属于一个数组：");
System.out.println(a==b);
System.out.println("克隆后cp "+cp.getName()+"==数组=="+cp.getArray()[0]);
System.out.println("克隆后cp2 "+cp2.getName()+"==数组=="+cp2.getArray()[0]);
/**
* 运行结果：
* 克隆前cp Orginal Prototype==数组==1000
是否同属于一个数组：false
克隆后cp Orginal Prototype==数组==1000
克隆后cp2 Copy Prototype==数组==500
*/
// 克隆之后给cp2的数组重新定义，cp的数组的值没有改变，这说明cp2.getArray() 获取的数组对象，跟cp里面的数组对象不是同一个，
// 说明我们的深复制成功了
}
}
实例二: 浅拷贝
public class Prototype{
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
public class NewPrototype implements Cloneable {
private String id;
public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
private Prototype prototype;
public Prototype getPrototype() {
return prototype;
}
public void setPrototype(Prototype prototype) {
this.prototype = prototype;
}
public Object clone(){
try {
return super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
public class TestMain {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
testPrototype();
}
private static void testPrototype(){
Prototype pro = new Prototype();
pro.setName("original object");
NewPrototype newObj = new NewPrototype();
newObj.setId("test1");
newObj.setPrototype(pro);
NewPrototype copyObj = (NewPrototype)newObj.clone();
copyObj.setId("testCopy");
copyObj.getPrototype().setName("changed object");
System.out.println("original object id:" + newObj.getId());
System.out.println("original object name:" + newObj.getPrototype().getName());
System.out.println("cloned object id:" + copyObj.getId());
System.out.println("cloned object name:" + copyObj.getPrototype().getName());
}
}
结果:
original object id:test1
original object name:changed object
cloned object id:testCopy
cloned object name:changed object
实例三: 深拷贝
public class Prototype implements Cloneable {
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Object clone() {
try {
return super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
public class NewPrototype implements Cloneable {
private String id;
public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
private Prototype prototype;
public Prototype getPrototype() {
return prototype;
}
public void setPrototype(Prototype prototype) {
this.prototype = prototype;
}
public Object clone(){
NewPrototype ret = null;
try {
ret = (NewPrototype)super.clone();
ret.prototype = (Prototype)this.prototype.clone();
return ret;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
public class TestMain {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
testDeepCopy();
}
private static void testDeepCopy(){
Prototype pro = new Prototype();
pro.setName("original object");
NewPrototype newObj = new NewPrototype();
newObj.setId("test1");
newObj.setPrototype(pro);
NewPrototype copyObj = (NewPrototype)newObj.clone();
copyObj.setId("testCopy");
copyObj.getPrototype().setName("changed object");
System.out.println("original object id:" + newObj.getId());
System.out.println("original object name:" + newObj.getPrototype().getName());
System.out.println("cloned object id:" + copyObj.getId());
System.out.println("cloned object name:" + copyObj.getPrototype().getName());
}
}
结果:
original object id:test1
original object name:original object
cloned object id:testCopy
cloned object name:changed object
实例四: 利用串行化来做深复制
把对象写道流里的过程是串行化(Serilization)过程;把对象从流中读出来是并行化(Deserialization)过程. 写在流里的是对象的一个拷贝,然后再从流里读出来重建对象.
public class PrototypeSe implements Serializable {
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
public class NewPrototypeSe implements Serializable {
private String id;
public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
private PrototypeSe prototype;
public PrototypeSe getPrototype() {
return prototype;
}
public void setPrototype(PrototypeSe prototype) {
this.prototype = prototype;
}
public Object deepClone(){
try {
ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(bo);
oo.writeObject(this);
ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());
ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);
return oi.readObject();
} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
public class TestDeepClone {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
PrototypeSe po = new PrototypeSe();
po.setName("test1");
NewPrototypeSe se = new NewPrototypeSe();
se.setPrototype(po);
NewPrototypeSe deepClone = (NewPrototypeSe)se.deepClone();
deepClone.getPrototype().setName("test2");
System.out.println("original name:" + se.getPrototype().getName());
System.out.println("cloned name:" + deepClone.getPrototype().getName());
}
}
结果:
original name:test1
cloned name:test2
本文部分摘自互联网。