创建对象_原型（Prototype）模式_深拷贝

 

举例：

    刚给我的客厅做了装修，朋友也希望给他的客厅做装修，他可能会把我家的装修方案拿过来改改就成，我的装修方案就是原型。

 

定义：

    使用原型实例指定将要创建的对象类型，通过复制这个实例创建新的对象。

 

应用场景：

    当创建一些非常耗时的大对象或者创建过程非常复杂时。

 

 

复制原型对象不一定是指从内存中进行复制，原型数据也可能保存在数据库里。

一般情况下，OOP 语言都提供了内存中对象的复制能力，Java 语言提供了对象的浅拷贝。

 

 

浅拷贝（Shallow copy）：复制一个对象时，如果它的一个属性是引用，则复制这个引用，使之指向内存中同一个对象；

深拷贝（Deep copy）：复制一个对象时，为此属性创建了一个新对象，让其引用指向它。

 

邮递快递的场景：

顾客：“给我几个快递。”

快递员：“寄往什么地方？寄给...?”

顾客：“和上次差不多一样，只是邮寄给另外一个地址，这里是邮寄地址...“把邮寄地址的纸条给快递员。

快递员：“好。”

    以为保存了用户以前的邮寄信息，只要复制这些数据，然后通过简单的修改就可以快速地创建新的快递数据了。

 

注意：我们在复制新的数据时，需要特别注意不能把所有数据都复制过来，如，当对象包含主键时，不能使用原型数据的主键，必须创建一个新的主键。

 

 

Java 的 java.lang.Object 方法里就提供了克隆方法 clone( )，原则上似乎所有类都拥有此功能，但是它的使用有如下限制：

1. 要实现克隆，必须实现 java.lang.Cloneable 接口，否则在运行时调用 clone( ) 方法，会抛出 CloneNotSupportedException异常。
2. 返回的是 Object类型的对象，所以使用时可能需要强制类型转换。
3. 该方法是 protected的，如果想让外部对象使用它，必须在子类重写该方法，设定其访问范围是 public的，参见 PackageInfo 的 clone( ) 方法。
4. Object 的 clone( ) 方法的复制是采用逐字节的方式从内存赋值数据，复制了属性了引用，而属性所指向的对象本身没有被复制，因此所复制的引用指向了相同的对象。即 浅拷贝。

 

public   class  PackageInfo  implements  Cloneable {
     public   PackageInfo  clone() {
         try  {
             return  (PackageInfo)  super .clone();
        }  catch  (CloneNotSupportedException e) {
            System. out .println( "Cloning not allowed." );
             return   null ;
        }
    }

     // 静态工厂方法：根据原型创建一份副本
     public   static  PackageInfo clonePackage(String userName) {
         // 根据 userName加载一条用户以前的数据作为原型数据(数据库或其它保存的数据)
        PackageInfo prototype =  loadPackageInfo (userName);
         // 再在内存中克隆这条数据
        prototype =  prototypr .clone();
         // 初始化数据 id(主键)
        prototype. setId ( null );
         // 返回数据
         return  prototype;
    }
}

 

    在实际应用中，使用原型模式创建对象图（Object Graph）非常便捷。

对象图不是一个单个对象，而是一组聚合的对象，改组对象有一个根对象。

 

 

 

 

深拷贝（Deep copy）的两种实现方式：

1. 复制对象时，递归地调用属性对象的克隆方法。根据具体的类，撰写出实现特定类型的深拷贝方法。
       一般我们很难实现一个一般性的方法来完成任何类型对象的深拷贝。根据反射得到属性的类型，然后依照它的类型构造对象，但前提是：这些属性的类型必须含有一个公有的默认构造方法，否则作为一个一般性的方法，很难确定传递给非默认构造方法的参数值；此外，如果属性类型是接口或者抽象类型，必须提供查找到相关的具体类方法，作为一个一般性的方法，这个也很难办到。
    
2. 如果类实现了 java.io.Serializable 接口，把原型对象序列化，然后反序列化后得到得对象，其实就是一个新的深拷贝对象。

 

//DeepCopyBean实现了 java.io.Serializable接口
public   class   DeepCopyBean   implements  Serializable {
     // 原始类型属性
     private   int   primitiveField ;
     // 对象属性
     private  String  objectField ;
     // 首先序列化自己到流中，然后从流中反序列化，得到得对象便是一个新的深拷贝
     public  DeepCopyBean deepCopy() {
         try  {
            ByteArrayOutputStream buf =  new  ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream o =  new  ObjectOutputStream(buf);
            o.writeObject( this );
            ObjectInputStream in =  new  ObjectInputStream(
                     new  ByteArrayInputStream(buf.toByteArray()));
             return  (DeepCopyBean) in.readObject();
        }  catch  (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
         return   null ;
    }
    // 属性 get、set 方法略...
 
 
    // 测试demo
     public   static   void  main(String[] args) {
        DeepCopyBean originalBean =  new  DeepCopyBean();
         // 创建两个 String对象,其中一个在 JVM的字符串池(String pool)里,属性引用指向另外一个在堆里的对象
        originalBean.setObjectField( new  String( "guilin" ));
        originalBean.setPrimitiveField(50);
         // 深拷贝
        DeepCopyBean newBean = originalBean.deepCopy();
         // 原始类型属性值比较：true
        System. out .println( "primitiveField ==:"
                + (originalBean.getPrimitiveField() == newBean
                        .getPrimitiveField()));
         // 对象属性值比较：false(证明未指向相同的地址)
        System. out .println( "objectField ==:"
                + (originalBean.getObjectField() == newBean.getObjectField()));
         // 对象属性 equals 比较：true
        System. out .println( "objectField equal:"
                + (originalBean.getObjectField().equals(newBean
                        .getObjectField())));
    }
}

使用这种方式进行深拷贝注意：

1. 它只能复制实现 Serializable接口类型的对象，其属性也是可序列化的；
2. 序列化和反序列化比较耗时。

 

 

总结：使用原型模式有以下优点：

• 创建大的聚合对象图时，没有必要为每个层次的子对象创建相应层次的工厂类。
• 方便实例化，只要复制对象，然后初始化对象，就可以得到想要的对象。