设计模式5——原型模式（prototype）

小鱼儿 2023-06-12 14:30 3阅读 0赞

# 1，克隆羊问题 #

现在有一只羊tom，姓名为: tom, 年龄为：1，颜色为：白色，请编写程序创建和tom羊 属性完全相同的10只羊。

## 1.1传统方式解决克隆羊问题 ##

对于Sheep.java：  
public class Sheep \{  
    private String name;  
    private int age;  
    private String color;  
    public Sheep(String name, int age, String color) \{  
        super();  
        this.name = name;  
        this.age = age;  
        this.color = color;  
    \}  
    public String getName() \{  
        return name;  
    \}  
    public void setName(String name) \{  
        this.name = name;  
    \}  
    public int getAge() \{  
        return age;  
    \}  
    public void setAge(int age) \{  
        this.age = age;  
    \}  
    public String getColor() \{  
        return color;  
    \}  
    public void setColor(String color) \{  
        this.color = color;  
    \}  
    @Override  
    public String toString() \{  
        return "Sheep \[name=" + name + ", age=" + age + ", color=" + color + "\]";  
    \}  
      
      
\}

传统解决方案：  
    public static void main(String\[\] args) \{  
        // TODO Auto-generated method stub  
        //传统的方法  
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");  
          
        Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());  
        Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());  
        Sheep sheep4 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());  
        Sheep sheep5 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());  
        //....  
          
        System.out.println(sheep);  
        System.out.println(sheep2);  
        System.out.println(sheep3);  
        System.out.println(sheep4);  
        System.out.println(sheep5);  
        //...  
    \}

## 1.2传统的方式的优缺点 ##

1) 优点是比较好理解，简单易操作。  
2) 在创建新的对象时，总是需要重新获取原始对象的属性，如果创建的对象比较复杂时，效率较低  
3) 总是需要重新初始化对象，而不是动态地获得对象运行时的状态, 不够灵活  
4) 改进的思路分析

思路：Java中Object类是所有类的根类，Object类提供了一个clone()方法，该方法可以将一个Java对象复制一份，但是需要实现clone的Java类必须要实现一个接口Cloneable，该接口表示该类能够复制且具有复制的能力 => 原型模式

# 2，原型模式-基本介绍 #

基本介绍  
1) 原型模式(Prototype模式)是指：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型，创建新的对象  
2) 原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节  
3) 工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建，即 对象.clone()  
4) 形象的理解：孙大圣拔出猴毛， 变出其它孙大圣

## 2.1原型模式-原理结构图(UML类图) ##

原型模式原理结构图-uml类图

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzIyMDU5NjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

原理结构图说明  
1) Prototype : 原型类，声明一个克隆自己的接口  
2) ConcretePrototype: 具体的原型类, 实现一个克隆自己的操作  
3) Client: 让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象(属性一样)

## 2.2 原型模式解决克隆羊问题的应用实例 ##

使用原型模式改进传统方式，让程序具有更高的效率和扩展性。  
Sheep中加入这段方法：  
    //克隆该实例，使用默认的clone方法来完成  
    @Override  
    protected Object clone()  \{  
          
        Sheep sheep = null;  
        try \{  
            sheep = (Sheep)super.clone();  
        \} catch (Exception e) \{  
            // TODO: handle exception  
            System.out.println(e.getMessage());  
        \}  
        // TODO Auto-generated method stub  
        return sheep;  
    \}

调用时：  
    public static void main(String\[\] args) \{  
        System.out.println("原型模式完成对象的创建");  
        // TODO Auto-generated method stub  
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");  
          
        sheep.friend = new Sheep("jack", 2, "黑色");  
          
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆  
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆  
        Sheep sheep4 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆  
        Sheep sheep5 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆  
          
        System.out.println("sheep2 =" + sheep2 + "sheep2.friend=" + sheep2.friend.hashCode());  
        System.out.println("sheep3 =" + sheep3 + "sheep3.friend=" + sheep3.friend.hashCode());  
        System.out.println("sheep4 =" + sheep4 + "sheep4.friend=" + sheep4.friend.hashCode());  
        System.out.println("sheep5 =" + sheep5 + "sheep5.friend=" + sheep5.friend.hashCode());  
    \}

# 3，Spring实现prototype的源码分析 #

1) Spring中原型bean的创建，就是原型模式的应用  
2) 代码分析+Debug源码  
beans.xml  
<bean id="id01" class="com.atguigu.spring.bean.Monster" scope="prototype"/>  
Test.java  
ApplicationContext applicationContext = new   
ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");  
//获取monster\[通过id获取monster\]  
Object bean = applicationContext.getBean("id01");  
System.out.println("bean" + bean);

待续....

#    4，深入讨论-浅拷贝和深拷贝 #

## 浅拷贝的介绍 ##

1) 对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。  
2) 对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值  
3) 前面我们克隆羊就是浅拷贝  
4) 浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现  sheep = (Sheep) super.clone();

## 深拷贝基本介绍 ##

1) 复制对象的所有基本数据类型的成员变量值  
2) 为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象进行拷贝  
3) 深拷贝实现方式1：重写clone方法来实现深拷贝  
4) 深拷贝实现方式2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

重写clone方法实现深拷贝：  
    //深拷贝 - 方式 1 使用clone 方法  
    @Override  
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException \{  
          
        Object deep = null;  
        //这里完成对基本数据类型(属性)和String的克隆  
        deep = super.clone();   
        //对引用类型的属性，进行单独处理  
        DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep;  
        deepProtoType.deepCloneableTarget  = (DeepCloneableTarget)deepCloneableTarget.clone();  
//deepCloneableTarget是引用类型  
          
        // TODO Auto-generated method stub  
        return deepProtoType;  
    \}

通过序列化方式实现深拷贝：  
//深拷贝 - 方式2 通过对象的序列化实现 (推荐)  
      
    public Object deepClone() \{  
          
        //创建流对象  
        ByteArrayOutputStream bos = null;  
        ObjectOutputStream oos = null;  
        ByteArrayInputStream bis = null;  
        ObjectInputStream ois = null;  
          
        try \{  
              
            //序列化  
            bos = new ByteArrayOutputStream();  
            oos = new ObjectOutputStream(bos);  
            oos.writeObject(this); //当前这个对象以对象流的方式输出  
              
            //反序列化  
            bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());  
            ois = new ObjectInputStream(bis);  
            DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType)ois.readObject();  
              
            return copyObj;  
              
        \} catch (Exception e) \{  
            // TODO: handle exception  
            e.printStackTrace();  
            return null;  
        \} finally \{  
            //关闭流  
            try \{  
                bos.close();  
                oos.close();  
                bis.close();  
                ois.close();  
            \} catch (Exception e2) \{  
                // TODO: handle exception  
                System.out.println(e2.getMessage());  
            \}  
        \}  
    \}

#    5，原型模式的注意事项和细节 #

原型模式的注意事项和细节  
1) 创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率  
2) 不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态  
3) 如果原始对象发生变化(增加或者减少属性)，其它克隆对象的也会发生相应的变化，无需修改代码  
4) 在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码  
5) 缺点：需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，需要修改其源代码，违背了ocp原则，这点请同学们注意.

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