设计模式-原型模式

原型模式

现在有一只羊，姓名为：tom,年龄为：1,颜色为：白色，请创建和tom羊属性完全相同的10只羊。

@Data
@AllArgsConstructor
public class Sheep {
    private String name;
    private int age;
    private String color;
}

传统的方式的优缺点:

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
改进的思路分析

思路: 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

1.基本介绍

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那个要发动创建的对象,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，即对象.clone(）

1)Prototype:原型类，声明一个克隆自己的接口 2) ConcretePrototype:具体的原型类，实现一个克隆自己的操作 3)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)

@Data
@AllArgsConstructor
public class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    private String color;

    //克隆该示例，使用默认的clone方法
    @Override
    protected Object clone(){
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep) super.clone();
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {

        Sheep sheep = new Sheep("tom",1,"白色");

        Sheep sheep1 = (Sheep) sheep.clone();
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
        System.out.println(sheep1);
        System.out.println(sheep2);
    }
}

2.原型模式在Spring中的使用

spring创建bean的时候使用prototype参数来创建一个bean

3.深入讨论-浅拷贝和深拷贝

浅拷贝

当羊属性中有一个对象的时候，会发什么

@Data
public class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    private String color;
    private Sheep friend;  //对象

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

    //克隆该示例，使用默认的clone方法
    @Override
    protected Object clone(){
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep) super.clone();
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }
}

public static void main(String[] args) {

    Sheep sheep = new Sheep("tom",1,"白色");
    sheep.setFriend(new Sheep("jack",2,"黑色"));

    Sheep sheep1 = (Sheep) sheep.clone();
    Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
    System.out.println(sheep1);
    System.out.println(sheep2);
}

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
前面我们克隆羊就是浅拷贝
浅拷贝是使用默认的clone()方法来实现
sheep = (Sheep) super.clone();

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(包括对象的引用类型)进行拷贝
深拷贝实现方式1:重写clone方法来实现深拷贝
深拷贝实现方式2:通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

clone方法

public class DeepCloneableTarget implements Serializable,Cloneable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String cloneName;
    private String cloneClass;

    public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) {
        this.cloneName = cloneName;
        this.cloneClass = cloneClass;
    }

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

@NoArgsConstructor
public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable {

    public String name;

    public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget; //引用

    //完成深拷贝实现 - 方式1 使用clone方法

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object deep = null;
        //完成对基本数据类型的克隆，包括字符串
        deep = super.clone();
        //对引用类型的属性，进行单独处理
        DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep;
        deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget) deepCloneableTarget.clone();
        return deepProtoType;
    }
}

public class Client {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        DeepProtoType d = new DeepProtoType();
        d.name = "宋江";
        d.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("大牛","大牛的类");

        //方式一 完成深拷贝
        DeepProtoType d2 = (DeepProtoType) d.clone();
        System.out.println(d.deepCloneableTarget.hashCode());
        System.out.println(d2.deepCloneableTarget.hashCode());
    }
}
/*
2133927002
1836019240
*/

通过序列号

@NoArgsConstructor
public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable {

    public String name;

    public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget; //引用

    //方式2 通过对象的序列号实现（推荐）
    public Object deepClone() {
        //创建流对象
        ByteArrayOutputStream bos = null;
        ObjectOutputStream oos = null;
        ByteArrayInputStream bis = null;
        ObjectInputStream ois = null;

        try {
            //序列号
            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 {
                ois.close();
                bis.close();
                oos.close();
                bos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

public class Client {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        DeepProtoType d = new DeepProtoType();
        d.name = "宋江";
        d.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("大牛","大牛的类");
        //方式2 完成深拷贝
        DeepProtoType d2 = (DeepProtoType) d.deepClone();
        System.out.println(d.name+"********"+d.deepCloneableTarget.hashCode());
        System.out.println(d.name+"********"+d2.deepCloneableTarget.hashCode());
    }
}

4.总结

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，无需修改代码
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，这点请注意.