关于设计模式:06创建型模式原型模式

1 克隆羊问题

当初有一只羊 tom，姓名为: tom, 年龄为：1，色彩为：红色，请编写程序创立和 tom 羊 属性完全相同的 10 只羊。

2 传统形式解决克隆羊问题

public class Client {public static void main(String[] args) {
        // 传统的办法。间接反复创立屡次。Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "红色");
        Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        Sheep sheep4 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        Sheep sheep5 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
        System.out.println(sheep);
        System.out.println(sheep2);
        System.out.println(sheep3);
        System.out.println(sheep4);
        System.out.println(sheep5);
    }
}

class Sheep {
    private String name;
    private int age;
    private String color;

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

    ... 此处省略 get/set/toString 办法。}

3 传统的形式的优缺点

1. 长处是比拟好了解，简略易操作。
2. 在创立新的对象时，总是须要从新获取原始对象的属性，如果创立的对象比较复杂时，效率较低
3. 总是须要从新初始化对象，而不是动静地取得对象运行时的状态, 不够灵便
4. 改良的思路剖析
   思路：Java 中 Object 类是所有类的根类，Object 类提供了一个 clone()办法，该办法能够将一个 Java 对象复制一份，然而须要实现 clone 的 Java 类必须要实现一个接口 Cloneable，该接口示意该类可能复制且具备复制的能力 => 原型模式。

4 原型模式 - 根本介绍

1. 原型模式 (Prototype 模式) 是指：用原型实例指定创建对象的品种，并且通过拷贝这些原型，创立新的对象
2. 原型模式是一种创立型设计模式，容许一个对象再创立另外一个可定制的对象，无需晓得如何创立的细节
3. 工作原理是：通过将一个原型对象传给那个要动员创立的对象，这个要动员创立的对象通过申请原型对象拷贝它们本人来施行创立，即：对象.clone()
4. 形象的了解：孙大圣插入猴毛，变出其它孙大圣。

5 原型模式原理结构图 -uml 类图

原理结构图阐明：

1. Prototype : 原型类，申明一个克隆本人的接口。
2. ConcretePrototype: 具体的原型类, 实现一个克隆本人的操作。
3. Client: 让一个原型对象克隆本人，从而创立一个新的对象(属性一样）。

6 原型模式解决克隆羊问题的利用实例

应用原型模式改良传统形式，让程序具备更高的效率和扩展性。

代码实现：

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

    private String address = "蒙古羊";
    /**
     * 是对象, 克隆是会如何解决, 默认是浅拷贝。* 其实克隆前后的对象都是指向的同一个对象，复制的是内存地址。* 如果一个对象批改其成员变量会影响另外一个成员变量
     */
    public Sheep friend;

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

    // 省略 get/set/toString

    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep [name=" + name + ", age=" + age + "," +
                "color=" + color + ", address=" + address + "]";
    }

    // 克隆该实例，应用默认的 clone 办法来实现
    @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) {System.out.println("原型模式实现对象的创立");
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "红色");

        sheep.friend = new Sheep("jack", 2, "彩色");

        // 用 clone 办法代替 间接反复 new 创立
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone(); // 克隆
        Sheep sheep3 = (Sheep) sheep.clone(); // 克隆
        Sheep sheep4 = (Sheep) sheep.clone(); // 克隆
        Sheep sheep5 = (Sheep) sheep.clone(); // 克隆

        System.out.println("sheep2 =" + sheep2 + "sheep2.friend=" + sheep2.friend.hashCode());
        System.out.println("sheep3 =" + sheep3 + "sheep3.friend=" + sheep3.friend.hashCode());
        System.out.println("sheep4 =" + sheep4 + "sheep4.friend=" + sheep4.friend.hashCode());
        System.out.println("sheep5 =" + sheep5 + "sheep5.friend=" + sheep5.friend.hashCode());
    }
}

7 原型模式在 Spring 框架中源码剖析

1. Spring 中原型 bean 的创立，就是原型模式的利用
2. 代码剖析 +Debug 源码
   

8 深刻探讨 - 浅拷贝和深拷贝

8.1 浅拷贝的介绍

1. 对于数据类型是根本数据类型的成员变量，浅拷贝会间接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。
2. 对于数据类型是援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，那么浅拷贝会进行援用传递，也就是只是将该成员变量的援用值（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。在这种状况下，在一个对象中批改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值。
3. 后面咱们克隆羊就是浅拷贝。
4. 浅拷贝是应用默认的 clone()办法来实现
   sheep = (Sheep) super.clone();

8.2 深拷贝根本介绍

1. 复制对象的所有根本数据类型的成员变量值
2. 为所有援用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个援用数据类型成员变量所援用的对象，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 (包含对象的援用类型) 进行拷贝
3. 深拷贝实现形式 1：重写 clone 办法来实现深拷贝
4. 深拷贝实现形式 2：通过对象序列化实现深拷贝(举荐)

8.3 深拷贝利用实例

1. 应用重写 clone 办法实现深拷贝
2. 应用序列化来实现深拷贝
3. 代码演示：

public class DeepCloneableTarget implements Serializable, Cloneable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private String cloneName;

    private String cloneClass;

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

    // 因为该类的属性，都是 String ,  因而咱们这里应用默认的 clone 实现即可
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();
    }
}

public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable {
    //String 属 性
    public String name;
    // 援用类型
    public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;

    public DeepProtoType() {super();
    }

    // 深拷贝 - 形式 1  应用 clone 办法
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object deep;
        // 这里实现对根本数据类型 (属性) 和 String 的克隆
        deep = super.clone();
        // 对援用类型的属性，进行独自解决
        DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType) deep;
        deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget) deepCloneableTarget.clone();
        return deepProtoType;
    }

    // 深拷贝 - 形式 2 通过对象的序列化实现 (举荐)
    public Object deepClone() {
        // 创立流对象
        ByteArrayOutputStream bos = null;
        ObjectOutputStream oos = null;
        ByteArrayInputStream bis = null;
        ObjectInputStream ois = null;
        try {
            // 序列化
            bos = new ByteArrayOutputStream();
            oos = new ObjectOutputStream(bos);
            // 以后这个对象以对象流的形式输入
            oos.writeObject(this);

            // 反序列化
            bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ois = new ObjectInputStream(bis);
            DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType) ois.readObject();
            return copyObj;
        } catch (Exception e) {e.printStackTrace();
            return null;
        } finally {
            try {
                // 敞开流
                bos.close();
                oos.close();
                bis.close();
                ois.close();} catch (Exception e2) {System.out.println(e2.getMessage());
            }
        }
    }

}

public class Client {public static void main(String[] args) throws Exception {DeepProtoType p = new DeepProtoType();
        p.name = "宋江";
        p.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("大牛", "小牛");

        // 形式 1  实现深拷贝
        DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.clone();
        System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
        System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());

        // 形式 2  实现深拷贝
        DeepProtoType p3 = (DeepProtoType) p.deepClone();
        System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
        System.out.println("p3.name=" + p.name + "p3.deepCloneableTarget=" + p3.deepCloneableTarget.hashCode());
    }
}

9 原型模式的注意事项和细节

1. 创立新的对象比较复杂时，能够利用原型模式简化对象的创立过程，同时也可能提高效率
2. 不必从新初始化对象，而是动静地取得对象运行时的状态
3. 如果原始对象发生变化(减少或者缩小属性)，其它克隆对象的也会产生相应的变动，无需批改代码
4. 在实现深克隆的时候可能须要比较复杂的代码
5. 毛病：须要为每一个类装备一个克隆办法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行革新时，须要批改其源代码，违反了 ocp 准则，这点须要留神。