二十三种设计模式之：（十）原型模式

ゞ浴缸里的玫瑰 2022-10-29 11:24 186阅读 0赞

> Prototype 原型模式：（实际也叫克隆模式）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

**原型模式的优点：**

*  Java 自带的原型模式基于内存二进制流的复制，在性能上比直接 new 一个对象更加优良
 *  可以使用深克隆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，简化了创建对象的过程，以便 - 在需要的时候使用（例如恢复到历史某一状态），可辅助实现撤销操作。  
    **原型模式的缺点：**
 *  需要为每一个类都配置一个 clone 方法
 *  clone 方法位于类的内部，当对已有类进行改造的时候，需要修改代码，违背了开闭原则。
 *  当实现深克隆时，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，实现起来会比较麻烦。因此，深克隆、浅克隆需要运用得当。

结构图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE5NDY3NjIz_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
实例：创建一个Person对象， 通过原型模式克隆一份（实际就是调用Object的clone方法）  
实现需要两个步骤：  
1、实现clonable接口，这个接口虽然没有任何方法，只是一个标记，但是必须实现它，否则运行出错（编译不会出错）  
2、调用Object父类的clone方法（看源码可以看出，clone方法是native方法，实际底层用的C++实现的。就是直接从内存copy一份）

public class Prototype{ 
    
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { 
            Person p = new Person("张三", 12, new Bird("小鸟", 2));
            Person p2 = (Person)p.clone();
            System.out.println(p.name + "--------" + p2.name);
            System.out.println(p.age + "--------" + p2.age);
            System.out.println(p.bird.name +"-------"+p2.bird.name);
            System.out.println(p.bird.age +"-------"+p2.bird.age);
            System.out.println("分割线--------------------------------");
            //改变p对象属性值--看看p2的值会不会变
            p.name = "李四";
            p.age = 10;
            p.bird.name="大鸟";
            p.bird.age = 3;
            System.out.println(p.name + "--------" + p2.name);
            System.out.println(p.age + "--------" + p2.age);
            System.out.println(p.bird.name +"-------"+p2.bird.name);
            System.out.println(p.bird.age +"-------"+p2.bird.age);
        }
    }
    class Person implements Cloneable{  //必须实现Cloneable这个接口，只是一个标记，没有任何用处，但是必须有
        String name;
        int age;
        Bird bird;
    
        public Person(String name, int age, Bird bird) { 
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.bird = bird;
        }
    
        @Override
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException {   //需要被克隆的对象实现一下这个方法，调用父类clone()方法即可
            return super.clone();
        }
    }
    class Bird{ 
        String name;
        int age;
    
        public Bird(String name, int age) { 
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    }

打印值：

// 可以看出克隆出来后，两个对象一模一样
    张三--------张三
    12--------12
    小鸟-------小鸟
    2-------2
    分割线--------------------------------
    // 改变p属性的值后，看看两个对象的值得变化
    李四--------张三
    10--------12
    大鸟-------大鸟  // 这里我只是改变了 p 对象的值，为什么 p2 的值也跟着变了？
    3-------3

通过上面可以看出一个问题，基本变量通过clone方法可以完全克隆一份，互相没有牵扯但是引用对象的值还是一模一样的（这是因为Bird只是个引用，克隆一份，Bird对象还是同一个）  
看图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE5NDY3NjIz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
这里就牵扯出一个概念：**浅克隆，深克隆**  
**浅克隆**  
只会克隆基本类型，对引用类型是克隆不了的。  
（有些人可能会问String不是基本类型，String也是个对象类型，他也是一个引用。String比较特殊，虽然是个引用类型，但是他指向一个常量池。当你改变String的引用的时候，另一个引用不会变。看下图）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE5NDY3NjIz_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

**深克隆**  
无论基本类型还是引用类型都需要克隆一份

**注：** 如果要完成**深克隆**就需要把需要克隆的引用对象也按照Person类的形式做一遍，实现Clonable接口，重写clone方法。

深刻了实例：

public class Prototype{ 
    
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { 
            Person p = new Person("张三", 12, new Bird("小鸟", 2));
            Person p2 = (Person)p.clone();
            System.out.println(p.name + "--------" + p2.name);
            System.out.println(p.age + "--------" + p2.age);
            System.out.println(p.bird.name +"-------"+p2.bird.name);
            System.out.println(p.bird.age +"-------"+p2.bird.age);
            System.out.println("分割线--------------------------------");
            //改变属性值
            p.name = new String("李四");
            p.age = 10;
            p.bird.name="大鸟";
            p.bird.age = 3;
            System.out.println(p.name + "--------" + p2.name);
            System.out.println(p.age + "--------" + p2.age);
            System.out.println(p.bird.name +"-------"+p2.bird.name);
            System.out.println(p.bird.age +"-------"+p2.bird.age);
        }
    }
    class Person implements Cloneable{ 
        String name;
        int age;
        Bird bird;
    
        public Person(String name, int age, Bird bird) { 
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.bird = bird;
        }
    
        @Override
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException {   //这里也需要做一些更改
            Person p = (Person) super.clone();
            p.bird = (Bird)bird.clone();
            return p;
        }
    }
    class Bird implements Cloneable{    //这里也实现Cloneable接口
        String name;
        int age;
    
        public Bird(String name, int age) { 
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        @Override
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException { 
            return super.clone();
        }
    }

运行结果：

张三--------张三
    12--------12
    小鸟-------小鸟
    2-------2
    分割线-------------------------------- // 看下面，p对象的更改，完全影响不到p2对象了。实现了深克隆
    李四--------张三
    10--------12
    大鸟-------小鸟
    3-------2

**总结：** 从上面可以看出，如果克隆带有引用的对象，写起来是比较麻烦的。特别是属性引用多的，每个引用对象都要实现一遍Cloneable接口，重写一下clone方法，主类的clone方法也要手动赋值，挺麻烦的。浅克隆还是比较好用的。

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