设计模式——原型模式

一、介绍

当系统中需要频繁的创建同一个对象，对象创建时又伴随着大量初始化操作、比较繁琐时，这个时候考虑用原型模式去生成多个对象。Java中所有的类最终都继承自父类Object，Obejct中定义了clone这个抽象方法，子类调用clone方法获取的对象属于浅拷贝；定义类的时候实现Cloneable接口，重写clone方法重写具体的clone细节可实现深拷贝。
原型模式是对对象的拷贝，分为浅拷贝和深拷贝两种方式。

二、代码实例

1、浅拷贝

定义Sheep类，实现Cloneable接口，重写clone方法：

public class Sheep implements Cloneable{

    private String name;

    private int age;

    private Sheep friend;

    public Sheep(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    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 Sheep getFriend() {
        return friend;
    }

    public void setFriend(Sheep friend) {
        this.friend = friend;
    }

    @Override
    protected Object clone() {
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep)super.clone();
        }catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return sheep;
    }
}

调用：

public class Main {

    public static void main(String[] args){
        Sheep sheep1 = new Sheep("喜羊羊",1);
        sheep1.setFriend(new Sheep("懒羊羊",1));
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep1.clone();


        System.out.println("sheep1 hashcode:"+sheep1.hashCode());
        System.out.println("sheep2 hashcode:"+sheep2.hashCode());

        System.out.println("sheep1 friend hashcode:"+sheep1.getFriend().hashCode());
        System.out.println("sheep2 friend hashcode:"+sheep2.getFriend().hashCode());

        sheep2.getFriend().setName("美羊羊");
        System.out.println("sheep1 friend name:"+sheep1.getFriend().getName());
        System.out.println("sheep2 friend name:"+sheep2.getFriend().getName());
    }
}

浅拷贝

2、深拷贝

定义Person类：

public class Person implements Cloneable{

    private String name;

    private int age;

    private Boy boy;

    public Person(String name, int age, Boy boy) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.boy = boy;
    }

    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 Boy getBoy() {
        return boy;
    }

    public void setBoy(Boy boy) {
        this.boy = boy;
    }

    @Override
    protected Object clone()  {
        Object person;
        try{
            person = super.clone();
            Person clonePerson = (Person) person;
            clonePerson.setBoy((Boy)clonePerson.getBoy().clone());
            return clonePerson;
        }catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

调用：

public class Main {

    public static void main(String[] args){
        Person person1 = new Person("张三",22,new Boy("张三boy",22));
        Person person2 = (Person) person1.clone();

        System.out.println("person1 hashcode:"+person1.hashCode());
        System.out.println("person2 hashcode:"+person2.hashCode());

        System.out.println("person1 boy hashcode:"+person1.getBoy().hashCode());
        System.out.println("person2 boy hashcode:"+person2.getBoy().hashCode());

        person2.getBoy().setName("李四boy");

        System.out.println("person1 boy name:"+person1.getBoy().getName());
        System.out.println("person2 boy name:"+person2.getBoy().getName());
    }
}

深拷贝

三、总结

原型模式作为Java23中设计模式中创建型模式的一种，主要是对于对象创建麻烦，牵扯到其他变量的初始化，同时又需要大量、频繁的创建场景使用，通过调用父类Objec定义的clone方法或者实现Cloneable接口，重写clone方法来实现，原型模式的实现分为浅拷贝和深拷贝。

• 浅拷贝：直接调用super.clone()即可。clone对象的时候，类中包含的基本类型变量和String类型的变量只是进行值传递，clone的对象对于这些变量新开辟一片内存地址去存储值；引用类型的变量在clone后还是指向之前的内存地址，原对象和clone的对象共享同一个内存地址，即改变其中某个对象的引用类型变量值，其他对象的对应值也会变化。（浅拷贝代码贴图中，改变了sheep2对象中的引用对象friend的name值，sheep1的friend name值也改变了。）
• 深拷贝：引用类型变量也需要实现Cloneable接口，重写clone方法，对引用类型调用clone方法，重新赋值给对象返回。深拷贝中不管什么类型的变量都会重新开辟内存，即clone的对象和原对象的变量指向不同的地址，clone的对象变量值变化不会引起原对象变量值的变化。（深拷贝代码贴图中clone对象person2改变引用变量boy的name后，原对象person1的boy name还是没变。）