05、Java模式原型模式

原型模式

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。

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。

原型模式的缺点

• 需要为每一个类都配置一个 clone 方法
• 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。

原型模式的结构如下所示：

原型模式实现

原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆。

浅克隆：浅克隆仅仅复制所考虑的对象，不会复制它所引用的成员对象。

深克隆：对象本身被复制外，对象包含的引用也被复制，也就是其中的成员对象也被复制。

浅克隆实现

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。其代码如下：

// 具体原型类
public class RealizeType implements Cloneable {
    public RealizeType() {
        System.out.println("具体原型创建成功！");
    }

    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具体原型复制成功！");
        return super.clone();
    }
}

// 原型模式测试类
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        RealizeType object1 = new RealizeType();
        RealizeType object2 = (RealizeType) object1.clone();
        boolean isEquals = object1 == object2 ? true : false;
        System.out.println(isEquals);
    }
}

深克隆实现

我们针对上述的实例进行修改成深克隆的案例。

• 在Attribute重写clone()方法，并声明为public

• 在Attribute的clone方法中，调用super.clone()

• 在Attribute中实现Cloneable接口

示例代码如下所示：

// Attribute
public class Attribute implements Cloneable{
    private String name;

    public Attribute(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

// 原型类
public class RealizeType implements Cloneable {
    private Attribute attribute;
    public RealizeType() {
        System.out.println("具体原型创建成功！");
    }

    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具体原型复制成功！");
        RealizeType realizeType = (RealizeType) super.clone();
        realizeType.attribute = (Attribute) realizeType.attribute.clone();
        return realizeType;
    }

    public Attribute getAttribute() {
        return attribute;
    }

    public void setAttribute(Attribute attribute) {
        this.attribute = attribute;
    }
}

// 测试类
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Attribute attribute1 = new Attribute("属性1");
        RealizeType object1 = new RealizeType();
        object1.setAttribute(attribute1);

        Attribute attribute2 = new Attribute("属性2");
        RealizeType object2 = (RealizeType) object1.clone();
        object2.setAttribute(attribute2);
        System.out.println("RealizeType1：" + object1.getAttribute().getName());
        System.out.println("RealizeType2：" + object2.getAttribute().getName());
    }
}

输出结果如下：

具体原型创建成功！
具体原型复制成功！
RealizeType1：属性1
RealizeType2：属性2

注意：在原型模式中，如果拷贝的类中含有引用成员变量则需要使用深拷贝的方式。