03 原型模式（prototype）

03 原型模式（prototype）

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。

2 传统方式解决

• 思路

  classDiagram Client ..> Sheep : 依赖 class Client{ } class Sheep{ name String age int }

  new十只羊出来。

3 传统方式优缺点

• 优点是比较好理解，简单易操作。
• 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

• 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

5 原型模式

• 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

• 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

• 工作原理是：通过将一个原型对象传给要发动创建的对象，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object.clone()

• 原理结构图类图

  classDiagram ConcretePrototype1 ..|> Prototype ConcretePrototype2 ..|> Prototype Client ..> Prototype class Client{ } class Prototype{ +Clone() } class ConcretePrototype1{ +Clone() } class ConcretePrototype2{ +Clone() }

  原理结构图说明

  • Prototype：原型类，声明一个克隆自己的接口
  • ConcretePrototype：具体的原型类,实现一个克隆自己的操作
  • 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）

6 浅拷贝

• 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。

• 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。

• 浅拷贝是使用默认的clone()方法来实现的。

  sheep = (Sheep)super.clone();
  

7 深拷贝

• 复制对象的所有基本数据类型的成员变量值

• 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。

• 深拷贝实现方式

  • 重写clone方法来实现深拷贝。
  • 通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

  //DeepPrototyped的引用类型
  class DeepCloneTarget implements Serializable, Cloneable
  {
      private static final long serialVersionUID = 1L;
      private String cloneName;
      private String cloneClass;
      //构造器
      public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass){
          this.cloncName = cloncName;
          this.cloneClass = cloneClass;
      }
      //因为该类的属性，都是String，因此我们这里使用默认的clone完成即可
      @Override
      protected Object clonc() throws CloncNotSupportedException {
      	return super.clone();
      }
  )
      
  class DeepPrototype{
      public String name; // String属性
  	public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型
      public DeepProtoType( {
  		super();
  	}
                           
  	//深拷贝-方式1使用clone方法
      @override
  	protected 0bject 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();
  		DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep;
          //对引用类型的属性,进行单独处理
  		deepProtoType.deepcloneableTarget = 			    							(DeepCloneableTarget)deepCloneableTarget.clone();
  		return deepProtoType;
  	}
     
  	//深拷贝-方式2通过对象的序列化实现(推荐)
  	public 0bject 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 copyObject = (DeepPrototype)ois.readObject();
          return copyObject;
      } catch(Exception e){
          e.printStackTrace();
          return null;
      } finally{
          try{
              bos.close();
              oos.close();
              bis.close();
              ois.close();
          } catch(Exception e2){
              e.printStackTrace();
          }
      }
  }
  

8 原型模式在Spring框架中应用

原型Bean的创建，就是原型模式的应用

9 注意事项

• 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
• 不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态
• 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
• 在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码
• 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。