原型模式

1.概述

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对象相同的新对象。

2. 结构

原型模式包含如下角色:

• 抽象原型类: 规定了具体原型对象必须实现的clone()方法。
• 具体原型类: 实现抽象原型类的clone()方法，它是可复制的对象
• 访问类: 使用具体原型类中的clone() 方法来复制新的对象

3. 实现

原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆。

• 浅克隆 ：创建一个新对象，新对象的属性和原来对象完全相同，对于非基本类型属性，仍指向原有属性所指向的对象的内存地址。
• 深克隆：创建一个新对象，属性中引用的其他对象也会被克隆，不再指向原有对象地址。

Java中Object类中提供了clone()方法来实现浅克隆。cloneable接口是上面的类图中的抽象原型类，而实现了Cloneable接口的子实现类就是具体的原型类。

Realizetype(具体的原型类）

public class Realizetype implements Cloneable{

    public Realizetype() {
        System.out.println("具体的原型对象创建完成");
    }

    @Override
    protected Realizetype clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具体原型复制成功!");
        return (Realizetype) super.clone();
    }
}

PrototypeTest (访问测试类）

public class PrototypeTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Realizetype r1 = new Realizetype();
        Realizetype r2 = r1.clone();

        System.out.println("对象r1和r2是同一对象" + (r2 == r1));

    }

}

4. 案例

用原型模式生成”三好学生“奖状

同一学校的”三好学生“奖状除了获奖人姓名不同，其他都相同，可以使用原型模式复制多个”三好学生“奖状出来，然后在修改奖状上的名字即可。

代码如下：

public class Citation implements Cloneable {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public void show() {
        System.out.println(name+"同学获得奖状!");
    }

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

public class CitaionTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Citation c1 = new Citation();
        c1.setName("张三");

        //复制奖状
        Citation c2 = c1.clone();
        //将奖状的名字修改成李四
        c2.setName("李四");

        c1.show();
        c2.show();

    }

}

5. 使用场景

• 对象的创建非常复杂，可以使用原型模式快捷的创建对象。
• 性能和安全要求比较高

6. 扩展(深克隆)

将上面的”三好学生“奖状的案例中Citation类的name属性修改为Student类型的属性。

//奖状类
public class Citation implements Cloneable {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public void show() {
        System.out.println(name+"同学获得奖状!");
    }

    @Override
    protected Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
        return ((Citation) super.clone());
    }
}
//学生类
public class Student {
    private String name;

    private String address;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public String getAddress() {
        return address;
    }

    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }

    public Student(String name, String address) {
        this.name = name;
        this.address = address;
    }
}
// 测试类
public class CitaionTestTwo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        CitationTwo c1 = new CitationTwo();
        Student student = new Student("li", "江苏");
        c1.setStu(student);

        //复制奖状
        CitationTwo c2 = c1.clone();
        //获取c2奖状所属学生对象
        Student stu = c2.getStu();
        stu.setName("ZHANG");

        //判断stu和stu1是否是同一个对象
        System.out.println("stu与student是否是同一个对象?"+(stu == student));

        c1.show();
        c2.show();

    }

}

运行结果为:

说明

stu对象和student对象是同一个对象，就会产生将student对象中的name属性值改为”ZHANG“，两个Citation对象中显示都是"ZHANG"。这就是浅克隆的效果，对具体原型类中的引用类型的属性进行引用的复制。这种情况需要使用深克隆，而进行深克隆需要使用对象流。代码如下：

public class CitaionTestThree {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        CitationTwo c1 = new CitationTwo();
        Student stu = new Student("张三", "西安");
        c1.setStu(stu);

        //创建对象输出流对象
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("D:\\2.txt"));
        oos.writeObject(c1);

        oos.close();

        //创建对象输入流对象
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("D:\\2.txt"));

        //读取对象
        CitationTwo c2 = ((CitationTwo) ois.readObject());



        //获取c2奖状所属学生对象
        Student stu1 = c2.getStu();
        stu1.setName("李四");

        //判断stu对象和stu1对象是否同一个对象
        System.out.println("stu和stu1是同一个对象？" + (stu == stu1));

        c1.show();
        c2.show();

    }

}