五分钟掌握原型模式（文末送书）

拼搏现实的明天。 2022-10-05 07:53 127阅读 0赞

关注公众号“Java后端技术全栈”

回复“000”获取程序员必备电子书

大家好，我是老田，今天我给大家分享设计模式中的`原型模式`。用贴切的生活故事，以及真实项目场景来讲设计模式，最后用一句话来总结这个设计模式。

![d6a6bb7e35a099666fc1391fa1492582.png][]

关于设计模式系列，前面我们已经分享过：

** ****[三国演义：责任链模式][Link 1]**

[**韩信拜将：委派模式**][Link 2]

[**3年工作必备  装饰器模式**][3_]

[**工作五年了，居然还不懂  门面模式**][Link 3]

[**点外卖，让我想起了 策略模式**][Link 4]

[**初级必备：单例模式的7个问题**][7]

[**设计模式 | 五分钟学模板方法模式**][Link 5]

## 故事 ##

还记得大四那年找工作，无意中我得从网上找到一份相对漂亮的程序员简历模板，然后全班同学开启疯狂的简历拷贝（U盘）。同时也闹出了一个笑话，有几位同学，拷贝过去的简历，内容完全没改，名字都没有改，截止投给面试官（校招面试官）。后来，结果大家也应该能猜出来，大家都去实习了，部分人还在找工作。后面公司面试官和同伴的其他同学反馈：收到一毛一样的简历，好几份，回来大家一聊就知道问题出哪里了，承认了自己拷贝过去完全没改就拿出去投了，害，尴尬的一匹。

把简历拷贝分为为两种：

*  一种是拷贝简历，然后把信息修改成自己的
 *  另外一种是，拷贝简历，内容什么都不改。

## 原型模式定义 ##

> Specify the kinds of objects to create using a prototype instance ,and create new objects by coping this prototype

大致意思：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：`Prototype Pattern`，属于创建型模式。

调用者不需要知道任何创建细节，也不用调用构造方法来创建对象。

## 使用场景 ##

原型模式有如下使用场景：

*  类初始化消耗资源较多
 *  new产生的一个对象需要非常繁琐的过程（数据准备、访问权限等）
 *  构造函数比较复杂
 *  循环体内生成大量对象时
 *  在Spring中，原型模式应用的非常广泛，例如:`scope='prototype'`

我们可以将一些getter和setter之类封装成一个工厂方法，然后对于使用的人来说，调用方法就可以了，不需要知道里面的getter和setter是怎么处理的。我们也可以使用`JDK`提供的实现`Cloneable`接口，实现快速复制。

创建对象的四种方式：

> new、反射、克隆、序列化

## 实际案例 ##

大家是否有遇到过这种常见，就是项目中规定，不能把与数据库表映射的entity类返回给前端，所以通常返回给前端的有各种O，比如：XxxVO、XxxBO、XxxDTO...

这时候就会出现下面的场景，大家也想已经猜到了。

下面是与数据库表映射的`UserEntity`实体类。

public class UserEntity {
        private Long id;
        private String name;
        private Integer age;
        //....可能还有很多属性
        //省略getter setter
    }

返回给前端或者调用方的UserVO实体类。

public class UserVO {
        private Long id;
        private String name;
        private Integer age;
        //....可能还有很多属性
        //省略getter setter
    }

此时，从数据库里查出来的UserEntity需要转换成UserVO，然后再返回给前端（或者调用方）。

public class ObjectConvertUtil {
    
        public static UserVo convertUserEntityToUserVO(UserEntity userEntity) {
            if (userEntity == null) {
                return null;
            }
            UserVo userVo = new UserVo();
    
            userVo.setId(userEntity.getId());
            userVo.setName(userEntity.getName());
            userVo.setAge(userEntity.getAge());
             //如果还有更多属性呢？
            return userVo;
        }
    }

从这个util类中，我们可以看出，如果一个类的属性有几十个，上百个的，这代码量是不是有点恐怖？

于是，我们通常都会使用一些工具类来处理，比如常见有以下：

BeanUtils.copy();
    JSON.parseObject()
    Guava工具类
    .....

这些工具类就用到了原型模式。

> 通过一个对象，创建一个新的对象。

也把原型模式称之为对象的拷贝、克隆。

其实对象的克隆分浅克隆和深克隆，下面我们就来聊聊浅克隆和深克隆。

*  浅克隆：创建一个新对象，新对象的属性和原来对象完全相同，对于非基本类型属性，仍指向原来对象的属性所指向的对象的内存地址。
 *  深克隆：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。

我们先来聊聊浅克隆，都喜欢由浅入深。

## 浅克隆 ##

比如，我现在相对用户信息User进行克隆，但是User中有用户地址信息`UserAddress`属性。

以下是代码的实现：

//用户地址信息
    public class UserAddress  implements Serializable{
        private String province;
        private String cityCode;
    
        public UserAddress(String province, String cityCode) {
            this.province = province;
            this.cityCode = cityCode;
        }
    }
    //用户信息
    public class User implements Cloneable {
        private int age;
        private String name;
        //用户地址信息
        private UserAddress userAddress;
    
        //getter setter 省略
    
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { 
            return super.clone();
        }
    }
    //测试
    public class UserTest {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            User user = new User();
            user.setAge(20);
            user.setName("田维常");
            UserAddress userAddress = new UserAddress("贵州", "梵净山");
            user.setUserAddress(userAddress);
    
            User clone = (User) user.clone();
    
            System.out.println("克隆前后UserAddress比较：" + (user.getUserAddress() == clone.getUserAddress()));
        }
    }

输出结果

克隆前后 UserAddress 比较：true

两个对象属性 `UserAddress` 指向的是同一个地址。

这就是所谓的浅克隆，只是克隆了对象，对于该对象的非基本类型属性，仍指向原来对象的属性所指向的对象的内存地址。

关系如下：

![91ef1cdec89927fc70e78dd2a91806f8.png][]

## 深克隆 ##

关于深克隆，我们来用一个很经典的案例，西游记里的孙悟空。一个孙悟空能变成n多个孙悟空，手里都会拿着一个金箍棒。

按照前面的浅克隆，结果就是：孙悟空倒是变成很多孙悟空，但是金箍棒用的是同一根。

深克隆的结果是：孙悟空变成了很多个，金箍棒也变成很多个根。

下面我们用代码来实现：

//猴子，有身高体重和生日
    public class Monkey {
        public int height;
        public int weight;
        public Date birthday;
    }

孙悟空也是猴子，兵器 孙悟空有个金箍棒：

import java.io.Serializable;
    //孙悟空的金箍棒
    public class JinGuBang implements Serializable{
        public float  h=100;
        public float  d=10;
        //金箍棒变大
        public void big(){
            this.h *=10;
            this.d *=10;
        }
        //金箍棒变小
        public void small(){
            this.h /=10;
            this.d /=10;
        }
    }

齐天大圣孙悟空：

import java.io.*;
    import java.util.Date;
    
    //孙悟空有七十二变,拔猴毛生成一个金箍棒
    //使用JDK的克隆机制，
    //实现Cloneable并重写clone方法
    public class QiTianDaSheng extends Monkey implements Cloneable, Serializable {
    
        public JinGuBang jinGuBang;
    
        public QiTianDaSheng() {
            this.birthday = new Date();
            this.jinGuBang = new JinGuBang();
        }
    
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return this.deepClone();
        }
    
        //深克隆
        public QiTianDaSheng deepClone() {
            try {
                //内存中操作完成、对象读写，是通过字节码直接操作
                //与序列化操作类似
                ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
                ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
                oos.writeObject(this);
    
                ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
                ObjectInputStream bis = new ObjectInputStream(bais);
    
                //完成一个新的对象,底层是使用new创建的一个对象
                //详情可以了解readObject方法
                QiTianDaSheng qiTianDaSheng = (QiTianDaSheng) bis.readObject();
                //每个猴子的生日不一样，所以每次拷贝的时候，把生日改一下
                qiTianDaSheng.birthday = new Date();
                return qiTianDaSheng;
            } catch (Exception ex) {
                ex.printStackTrace();
                return null;
            }
        }
    
        //浅克隆，就是简单的赋值
        public QiTianDaSheng shalllowClone(QiTianDaSheng target) {
            QiTianDaSheng qiTianDaSheng = new QiTianDaSheng();
            qiTianDaSheng.height = target.height;
            qiTianDaSheng.weight = target.weight;
    
            qiTianDaSheng.jinGuBang = target.jinGuBang;
            qiTianDaSheng.birthday = new Date();
            return qiTianDaSheng;
    
        }
    }

接着我们就来测试一下：

public class DeepCloneTest {
        public static void main(String[] args) {
            QiTianDaSheng qiTianDaSheng = new QiTianDaSheng();
            try {
                QiTianDaSheng newObject = (QiTianDaSheng) qiTianDaSheng.clone();
                System.out.print("深克隆后 ");
                System.out.println("金箍棒是否一直：" + (qiTianDaSheng.jinGuBang == newObject.jinGuBang));
                
            } catch (Exception ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
            
            QiTianDaSheng newObject=qiTianDaSheng.shalllowClone(qiTianDaSheng);
            System.out.print("浅克隆后 ");
            System.out.println("金箍棒是否一直：" + (qiTianDaSheng.jinGuBang == newObject.jinGuBang));
        }
    }

输出结果为：

深克隆后 金箍棒是否一直：false
    浅克隆后 金箍棒是否一直：true

结论

> 深克隆后每个孙悟空都有自己的金箍棒，而浅克隆后每个孙悟空用的金箍棒实质上还是同一根。

![fc19022c3ed55710fcd7966eb851083f.png][]

## 总结 ##

> 切记：深和浅，指的是克隆对象里的属性（引用类型）是否指向同一个内存地址。

为了更深刻的理解深克隆和浅克隆，我们回答文中的简历拷贝的故事。

*  深拷贝：拷贝一份简历，然后对简历中的信息进行修改成自己的
 *  浅拷贝：拷贝一份简历，简历内容完全不变

**优点：**

*  Java 原型模式基于内存二进制流复制，比直接 new 的性能会更好一些。
 *  可以利用深克隆保存对象状态，存一份旧的（克隆出来），在对其修改，可以充当一个撤销功能。

**缺点：**

*  需要配置 clone 方法，改造时需要对已有类进行修改，违背 “开闭原则”。
 *  如果对象间存在多重嵌套引用时，每一层都需要实现克隆。

我们从原型模式的定义，使用场景，真实案例、浅克隆、深克隆、优缺点等方面，对原型模式进行了一个全面的讲解。

一句话总结：

> 一份简历，全班同学用

好了，今天的分享就到此结束，希望你能彻底掌握`原型模式`，如果有技术探讨、需要学习资源等，请加我微信。

![558c109f09d671bf280ba823e3ec12e8.png][]

另外，本周周六奖从今天开始了，进入下面公众号回复**`高考`**，即可参与

奖品如下

![2be1d5ccff0d3705bd432a653ac7ffb1.png][]

**谁若游戏人生，他就一事无成；谁不主宰自己，永远是一个奴隶。**

**往期推荐**

[121道分布式面试题和答案，25K妥妥的][121_25K]

[别不信，98%的程序员都是这样的][98]

[进百度了！][Link 6]

[d6a6bb7e35a099666fc1391fa1492582.png]: /images/20221005/28cd3dc07d194d1e9980e7fd3b49712d.png
[Link 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4MDM3MDgyMA%3D%3D&chksm=fd556157ca22e841a91f32c6363a6c40c0f5230d17c9f292535f0ad654faf52c9a1515e17391&idx=1&mid=2247502268&scene=21&sn=bc2163d6d43437b5bc9a0faf90e0c8ae#wechat_redirect
[Link 2]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4MDM3MDgyMA%3D%3D&chksm=fd556179ca22e86ffd5bd51170b6e741ace7eda1c40014028aba76571696b58603c4dfbc9141&idx=2&mid=2247502226&scene=21&sn=4a6d2f587aa85dbafb65f09637d43399#wechat_redirect
[3_]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4MDM3MDgyMA%3D%3D&chksm=fd556185ca22e8935b44237c4eef1713a46dac081d717888d284afe2cd34d2f1702f9c34d488&idx=1&mid=2247502190&scene=21&sn=f2a0bed4221c94ecd2b1c7f86ca241a6#wechat_redirect
[Link 3]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4MDM3MDgyMA%3D%3D&chksm=fd5561a7ca22e8b1b82f74d095e011b4cb293ebe545603466bee7863a4d8fd3236bb776b8cca&idx=2&mid=2247502156&scene=21&sn=ae339249cbe927e888a7f11bd621b941#wechat_redirect
[Link 4]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4MDM3MDgyMA%3D%3D&chksm=fd556055ca22e943c4d2bd59677c1dcc1e064b075bcdd55e16c1bf27c4a7a835ae4e1b558125&idx=1&mid=2247502014&scene=21&sn=047bbd4a87cd5ee7c034c1a17c69197b#wechat_redirect
[7]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4MDM3MDgyMA%3D%3D&chksm=fd55607cca22e96a90afc10d239c6fb92286d8ede031e64768d5a8d2489ed76f076ead891ab0&idx=1&mid=2247501975&scene=21&sn=26f396ad0f4822e81c76ee7d5a400165#wechat_redirect
[Link 5]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4MDM3MDgyMA%3D%3D&chksm=fd555f78ca22d66e9feb23f62fc705dfbe9aa9513d5f729230e4b2c76ef8fdbbb81411a37450&idx=1&mid=2247497619&scene=21&sn=f9477b17d9fb5f662f594ae48c38f621#wechat_redirect
[91ef1cdec89927fc70e78dd2a91806f8.png]: /images/20221005/feaf1f41e0ae4b209b1e00e476ab95bd.png
[fc19022c3ed55710fcd7966eb851083f.png]: /images/20221005/063c1e2eedb841df872eff9a014d1da6.png
[558c109f09d671bf280ba823e3ec12e8.png]: /images/20221005/b9939f5b98f14549a935230c6965f99f.png
[2be1d5ccff0d3705bd432a653ac7ffb1.png]: /images/20221005/be1180cc63714ecda548a32e86b1873b.png
[121_25K]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4MDM3MDgyMA%3D%3D&chksm=fd556035ca22e923a421efcfe1d27de7af8b8728567ed3aef5cd63dd92d0d0bd85bbf1dc82ad&idx=2&mid=2247502046&scene=21&sn=bc1a2e872e06b29ff59d319ae09b62b9#wechat_redirect
[98]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4MDM3MDgyMA%3D%3D&chksm=fd555753ca22de4522b62563737854b0359847f046b416df20cdfa099ea81d8e03c8bb22f4d1&idx=1&mid=2247499704&scene=21&sn=e3a867f360e8a8cccf8d79e0652c36c0#wechat_redirect
[Link 6]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4MDM3MDgyMA%3D%3D&chksm=fd556055ca22e943bed2b2095f2fd04e0e7799be8f80836d80eb3a75d2ecb57d41ab848620ba&idx=2&mid=2247502014&scene=21&sn=56440dec02f050fc9303dfe2623a8676#wechat_redirect