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关于设计模式:设计模式第五篇什么是原型模式浅提浅拷贝和深拷贝

jiezi

一 原型模式引入

原型模式作为创立型模式的最初一种，它并没有波及到很多的内容，咱们来看一下

首先举一个生存上的例子，例如咱们要出版一本书，其中有一些信息字段，例如书名价格等等 

public class Book {
    private String name; // 姓名
    private int price; // 价格
    private Partner partner; // 合作伙伴
    // 省略构造函数、get set、toString 等
}

援用类型 Partner 也很简略 

public class Partner{
    private String name;
    
// 省略构造函数、get set、toString 等
}

(一) 间接 new

书籍出版必定不能只出一本，如何大批量生产呢？

有人或者想到，像上面这样每一次都从新 new（甚至写个 for 循环），咱先不说大量 new 的效率问题，首先每次一都须要从新给新对象复制，这不就像，我每刊印一本书，就得从新写一次吗？？？

public class Test {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        // 初始化一个合作伙伴类型
        Partner partner = new Partner("张三");
        // 带参赋值
        Book bookA = new Book("现实二旬不止", 66, partner);
        Book bookB = new Book("现实二旬不止", 66, partner);

        System.out.println("A:" + bookA.toString());
        System.out.println("A:" + bookA.hashCode());
        System.out.println("B:" + bookB.toString());
          System.out.println("B:" + bookB.hashCode());

    }
}

有的同学还或者想到了，先把 A 创立进去，而后再赋值给 B、C ….. 等等，然而这种形式其实是传递援用而不是传值，这就好比在 C 和 B 上写着，内容详情请看 A

public class Test {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {

        // 初始化一个合作伙伴类型
        Partner partner = new Partner("张三");
        // 带参赋值
        Book bookA = new Book("现实二旬不止", 66, partner);

        System.out.println("A:" + bookA.toString());
        System.out.println("A:" + bookA.hashCode());
        
        // 援用赋值
        Book bookB = bookA;
        
        System.out.println("B:" + bookB.toString());
        System.out.println("B:" + bookB.hashCode());
    }
}

这两样显然是不行的，咱们失常的思路是，作者只须要写一次书籍内容，先刊印一本，如果能行，就照着这个样本进行大批量同彩复印，而下面的传援用办法也显然不适合，这就须要用到 Java 克隆

(二) 浅克隆

用到克隆，首先就对 Book 类进行解决

  • 首先实现 Cloneable 接口
  • 接着重写 clone 办法 
public class Book implements Cloneable{
    private String name; // 姓名
    private int price; // 价格
    private Partner partner; // 合作伙伴

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();
    }
    
    // 省略构造函数、get set、toString 等
}

再来测试一下 

public class Test {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        // 初始化一个合作伙伴类型
        Partner partner = new Partner("张三");
        // 带参赋值
        Book bookA = new Book("现实二旬不止", 66, partner);
        // B 克隆 A
        Book bookB = (Book) bookA.clone();

        System.out.println("A:" + bookA.toString());
        System.out.println("A:" + bookA.hashCode());
        System.out.println("B:" + bookB.toString());
        System.out.println("B:" + bookB.hashCode());
    }
}

执行后果

A: Book{name=’ 现实二旬不止 ’, price=66, partner=Partner{name= 张三}}
A: 460141958
B: Book{name=’ 现实二旬不止 ’, price=66, partner=Partner{name= 张三}}
B: 1163157884

后果非常明显，书籍信息是统一的，然而内存地址是不一样的，也就是说的确克隆胜利了，打印其 hashCode 发现两者并不相同，阐明不止指向同一个，也是满足咱们要求的

到这里并没有完结，你会发现还是有问题，当你刊印的过程中批改一些值的内容的时候，你看看成果 

public class Test {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        // 初始化一个合作伙伴类型
        Partner partner = new Partner("张三");
        // 带参赋值
        Book bookA = new Book("现实二旬不止", 66, partner);
        // B 克隆 A
        Book bookB = (Book) bookA.clone();
        // 批改数据
        partner.setName("李四");

        System.out.println("A:" + bookA.toString());
        System.out.println("A:" + bookA.hashCode());
        System.out.println("B:" + bookB.toString());
        System.out.println("B:" + bookB.hashCode());
    }
}

执行后果

A: Book{name=’ 现实二旬不止 ’, price=66, partner=Partner{name= 李四}}
A: 460141958
B: Book{name=’ 现实二旬不止 ’, price=66, partner=Partner{name= 李四}}
B: 1163157884

？？？这不对啊，B 明明是先克隆 A 的，为什么我在克隆后，批改了 A 中一个的值，然而 B 也变动了啊

这就是典型的浅克隆，在 Book 类，当字段是援用类型，例如 Partner 这个合作伙伴类，就是咱们自定义的类，这种状况复制援用不赋值援用的对象，因而，原始对象和复制后的这个 Partner 对象是援用同一个对象的

(三) 深克隆

如何解决下面的问题呢，咱们须要从新重写 clone 的内容，同时在援用类型中也实现浅克隆

(1) 被援用类型实现浅克隆

全代码如下 

public class Partner implements Cloneable {
    private String name;

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();
    }
    // 省略构造函数、get set、toString 等
}

(2) 批改援用类 cloen 办法 

public class Book implements Cloneable{
    private String name; // 姓名
    private int price; // 价格
    private Partner partner; // 合作伙伴

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {Object clone = super.clone();
        Book book = (Book) clone;
        book.partner =(Partner) this.partner.clone();
        return clone;
    }
    // 省略构造函数、get set、toString 等
}

测试一下 

public class Test {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        // 初始化一个合作伙伴类型
        Partner partner = new Partner("张三");
        // 带参赋值
        Book bookA = new Book("现实二旬不止", 66, partner);
        // B 克隆 A
        Book bookB = (Book) bookA.clone();
        // 批改数据
        partner.setName("李四");

        System.out.println("A:" + bookA.toString());
        System.out.println("A:" + bookA.hashCode());
        System.out.println("B:" + bookB.toString());
        System.out.println("B:" + bookB.hashCode());
    }
}

执行成果

A: Book{name=’ 现实二旬不止 ’, price=66, partner=Partner{name= 李四}}
A: 460141958
B: Book{name=’ 现实二旬不止 ’, price=66, partner=Partner{name= 张三}}
B: 1163157884

能够看到，B 克隆 A 后，批改 A 中 合作伙伴 的值，没有受到影响，这也就是咱们一结尾想要实现的成果了

<div align=”center”>

<img src="//p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/e0ceb7c9c9f147d58b48cc48f30661f6~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image" style="zoom:50%">

</div>

二 原型模式实践

(一) 什么是原型模式

在一些程序中，或者须要创立大量雷同或者类似的对象，在构造函数的执行比拟迟缓的时候，屡次通过传统的构造函数创建对象，就会简单且耗资源，同时创立时的细节也一样裸露了进去

原型模式就能够帮忙咱们解决这一问题

定义：原型模式，甩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

(二) 构造

依据结构图简略说一下其中的角色：

  • 形象原型类（Prototype）：规定了具体原型对象必须实现的接口
  • 具体原型类（ConcretePrototype）：实现 clone 办法，即一个克隆本身的操作
  • 拜访类（Client）：应用具体原型类中的 clone 办法克隆本身，从而创立一个新的对象

(三) 两种模式

依据下面的例子也能够看进去了，原型模式分为浅克隆和深克隆

  • 浅克隆：创立一个新对象，新对象的属性和原来对象完全相同，对于非根本类型属性，仍指向原有属性所指向的对象的内存地址
  • 深克隆：创立一个新对象，属性中援用的其余对象也会被克隆，不再指向原有对象地址。

(四) 优缺点

长处：

  • Java 原型模式基于内存二进制流复制，比间接 new 的性能会更好一些
  • 能够利用深克隆保留对象状态，存一份旧的（克隆进去），在对其批改，能够充当一个撤销性能

毛病：

  • 须要配置 clone 办法，革新时须要对已有类进行批改，违反“开闭准则”

  • 如果对象间存在多重嵌套援用时，每一层都须要实现克隆

    • 例如上例中，Book 中实现深克隆，Partner 中实现浅克隆，所以要留神深浅克隆使用切当
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