设计模式 ☞ 创建型模式之原型模式-蒲公英云

设计模式 ☞ 创建型模式之原型模式

1.1 简介

1.1.1 概述

原型(Prototype)模式的定义如下：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，Windows 操作系统的安装通常较耗时，如果复制就快了很多。

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1.1.2 优缺点

优点：
① 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。
② 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。

缺点：
① 需要为每一个类都配置一个 clone 方法
② 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。
③ 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。

1.1.3 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，仍指向原有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。

1.2 案例

原型模式将克隆过程委派给被克隆的实际对象。模式为所有支持克隆的对象声明了一个通用接口，该接口让你能够克隆对象，同时又无需将代码和对象所属类耦合。通常情况下，这样的接口中仅包含一个克隆方法。所有的类对克隆方法的实现都非常相似。该方法会创建一个当前类的对象，然后将原始对象所有的成员变量值复制到新建的类中。你甚至可以复制私有成员变量，因为绝大部分编程语言都允许对象访问其同类对象的私有成员变量。支持克隆的对象即为原型。当对象有几十个成员变量和几百种类型时，对其进行克隆甚至可以代替子类的构造。

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1.3 克隆

1.3.1 浅克隆

/** * @author Demo_Null * @version 1.0 * @date 2020/12/25 */
public class Prototype implements Cloneable{ 
    // 省略属性、行为
    ···
    ···
    /** * Java 中的 Object 类提供了浅克隆的 clone() 方法 * 具体原型类只要实现 Cloneable 接口就可实现对象的浅克隆 * 这里的 Cloneable 接口就是抽象原型类。 */
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { 
        return super.clone();
    }
}

1.3.2 深克隆

☞ 重写 clone 方法实现深克隆

/** * @author Demo_Null * @version 1.0 * @date 2020/12/25 */
public class Prototype implements Cloneable { 
    private Object obj;
    public Object getObj() { 
        return obj;
    }
    public void setObj(Object obj) { 
        this.obj = obj;
    }
    /** * 对于引用类型的属性单独处理 */
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { 
        Prototype clone = (Prototype) super.clone();
        // 注意 clone 方法实现了 Cloneable 接口才有
        clone.setObj((Object) clone.getObj().clone());
        return clone;
    }
}

☞ 利用序列化实现深克隆

/** * @author Demo_Null * @version 1.0 * @date 2020/12/25 */
public class Prototype implements Serializable { 
    // 省略属性、行为
    ···
    ···
    /** * 使用序列化流实现深克隆 * 序列化流 https://blog.csdn.net/Demo_Null/article/details/105983942 */
    public Object copy() throws Exception { 
        // 写出到 字节数组，注意实现 Serializable 接口
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
        oos.writeObject(this);
        // 从 字节数组 读入，实现深克隆
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
        return ois.readObject();
    }
}