Prototype.jpg
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一. 概述
原型模式（Prototype） ，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。
原型模式其实就是从一个对象再创建另外一个可定制的对象，而且不需要知道任何创建的细节。
相信大家都都听过Java中的克隆（clone()），所谓的原型模式其实就是克隆，以某个对象为原型，复制出新的对象。
二. 代码实现
在概述中提到，原型模式其实就是Java中的克隆，在Java中实现克隆可以通过实现 Cloneable接口，并重写clone()方法来实现。可以发现Cloneable接口中并没有定义任何方法，clone()方法定义在Object中，其实Cloneable和Serializable一样都是标记型接口，内部没有方法和属性，实现Cloneable接口表示该对象能被克隆，能使用Object.clone()方法。如果没有实现Cloneable的类调用Object.clone()方法就会抛出CloneNotSupportedException。
Prototype
实现Cloneable，并重写clone()方法，Prototype有两个属性，一个是基本类型的，一个是对象引用，之后来看clone的结果是怎么样的。
package io.github.brightloong.design.prototype;
/**
* Created by BrightLoong on 2018/7/8.
*/
public class Prototype implements Cloneable {
//基本类型的属性
private String attribute;
//对象属性，引用
private Attribute attributeObject;
public Prototype(String attribute, Attribute attributeObject) {
this.attribute = attribute;
this.attributeObject = attributeObject;
}
public String getAttribute() {
return attribute;
}
public void setAttribute(String attribute) {
this.attribute = attribute;
}
public Attribute getAttributeObject() {
return attributeObject;
}
public void setAttributeObject(Attribute attributeObject) {
this.attributeObject = attributeObject;
}
/**
* 重写clone方法，这里实现的是浅拷贝，如果要进行深拷贝需要自己实现。
* @return
* @throws CloneNotSupportedException
*/
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
Attribute
package io.github.brightloong.design.prototype;
/**
* Created by BrightLoong on 2018/7/8.
*/
public class Attribute {
public String name;
public Attribute(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
客户端调用和输出
package io.github.brightloong.design.prototype;
/**
* Created by BrightLoong on 2018/7/8.
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Attribute attributeObject = new Attribute("BrightLoong");
Prototype prototype = new Prototype("属性", attributeObject);
Prototype copy = (Prototype) prototype.clone();
System.out.println(copy.getAttribute() + "======" + copy.getAttributeObject().getName());
//克隆后，原型中的对象引用的还是同一个，所以输出true
System.out.println(attributeObject == copy.getAttributeObject());
}
}
输出如下：
属性======BrightLoong
true
可以看到结果符合预期，进行了clone，但是发现Attribute属性试用==比较返回的是true，说明引用的是同一个Attribute，两个Prototype对象引用了同一个Attribute对象，这就是所谓的浅拷贝。
三. 浅拷贝和深拷贝
Object的clone()方法，如果属性是基本类型，对该属性的值进行复制，如果属性是引用类型，则复制引用而不是复制引用的对象。
浅拷贝：浅拷贝是指拷贝对象时，拷贝的对象的所有基本类型属性的值都与原来的对象的值相同，而引用属性仍然指向原来对象中的引用属性。
深拷贝：深拷贝不仅拷贝对象本身，而且拷贝对象包含的引用指向的所有对象。
四. 深拷贝代码实现
如何实现深拷贝，当然最简单粗暴的方法就是对引用的对象实现克隆，如果引用的对象中还有对象，那么对引用的对象中的对象的实现克隆，依次类推。
这里使用另外一种方法，通过序列化(Serialization) 类实现深克隆。通过将对象写到流中，写到流中的对象是原有对象的一个拷贝，而原对象仍然存在于内存中，再从流里将其读出来，可以实现深克隆。 对象序列化需要实现Serializable 接口。
下面是修改后的代码：
Prototype
同时实现Cloneable, Serializable ，并重写clone()方法。
package io.github.brightloong.design.prototype;
import java.io.*;
/**
* Created by BrightLoong on 2018/7/8.
*/
public class Prototype implements Cloneable, Serializable {
//基本类型的属性
private String attribute;
//对象属性，引用
private Attribute attributeObject;
public Prototype(String attribute, Attribute attributeObject) {
this.attribute = attribute;
this.attributeObject = attributeObject;
}
public String getAttribute() {
return attribute;
}
public void setAttribute(String attribute) {
this.attribute = attribute;
}
public Attribute getAttributeObject() {
return attributeObject;
}
public void setAttributeObject(Attribute attributeObject) {
this.attributeObject = attributeObject;
}
/**
* 重写clone方法，这里实现的是浅拷贝，如果要进行深拷贝需要自己实现。
* @return
* @throws CloneNotSupportedException
*/
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
//将对象写入流中
ByteArrayOutputStream bao=new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = null;
ObjectInputStream ois = null;
Object copy = null;
try {
//将对象写入流中
oos = new ObjectOutputStream(bao);
oos.writeObject(this);
//将对象从流中取出
ByteArrayInputStream bis=new ByteArrayInputStream(bao.toByteArray());
ois=new ObjectInputStream(bis);
copy = ois.readObject();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
if (oos != null) {
try {
oos.close();
} catch (IOException e1) {
e1.printStackTrace();
}
}
if (ois != null) {
try {
ois.close();
} catch (IOException e1) {
e1.printStackTrace();
}
}
}
return copy;
}
}
Attribute
Attribute同样实现Serializable。
package io.github.brightloong.design.prototype;
import java.io.Serializable;
/**
* Created by BrightLoong on 2018/7/8.
*/
public class Attribute implements Serializable{
public String name;
public Attribute(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
输出
还是使用原来的Client，输出如下，可以看到Attribute属性不再是同一个了，使用==比较返回了false。
属性======BrightLoong
false
五. 总结
使用场景
- 如果某个对象new的过程中很耗时（类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等 ），则可以考虑使用原型模式 。
- 如果系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小，或者对象本身占用内存较少时。
- 一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用 。
优点
- 提高了效率，逃避了类的构造方法（对象拷贝时，类的构造函数是不会被执行的 ）。
- 当创建新的对象实例较为复杂时，使用原型模式可以简化对象的创建过程 。
缺点
- 在实现深克隆的时候，使用的对象可能是原来已经存在的，并且没有实现Serializable，这个时候只能自己去一层一层的克隆，编写较为复杂的代码。
其他
在很多工具类中已经实现了属性拷贝，并不用我们自己去实现比如apache.commons.beanutils 中的BeanUtils.copyProperties(obj1,obj2) 和PropertyUtils .copyProperties(obj1,obj2)。spring中也有类似的实现。
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