设计模式之原型模式(Prototype)

news2024/9/20 12:32:40

原型模式

如果已经有一个对象了，你想创建一个对象，而且对象里面的属性和已经存在的对象的属性差不多，就可以使用clone方法
克隆一个出来
在这里插入图片描述

实现原型模式需要实现标记型接口Cloneable -->标记型接口 : 里面没有需要实现的方法(空接口)
一般会重写clone方法 --> 如果只是重新clone方法，而没有实现Cloneable接口，调用时会报异常
一般用于一个对象的属性以及确定，需要产生很多相同或大部分属性相同的对象的时候
需要区分深克隆和浅克隆

java自带，Object类里面有个Object.clone()。也称为克隆模式
clone方法是protected native方法 C++实现只能子类调用

浅克隆:
Object的clone，是在内存里面重新创建一个对象，copy过来原来对象的属性，如果是基本数据类型，拷贝的是值过去，
如果是引用数据类型，拷贝的是对象的内存地址，指向的是同一个对象，互相有影响
有没有方法把引用的对象也拷贝一份呢？ --> 深克隆

/**
 * 浅克隆
 */

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person p1 = new Person();
        // 克隆
        Person p2 = (Person)p1.clone();
        // 基本数据类型，值直接copy过来
        System.out.println(p2.age + " " + p2.score);
        System.out.println(p2.loc);
        // 引用数据类型，copy的是内存地址，指向的是同一个对象，所以相等
        System.out.println(p1.loc == p2.loc); // true
        // 如果p1对象的loc改变了，p2的loc也会改变
        p1.loc.street = "sh";
        System.out.println(p2.loc); // sh

    }
}

// 实现Cloneable接口
class Person implements Cloneable {
    int age = 8;
    int score = 100;

    Location loc = new Location("bj", 22);
    // 实现clone方法
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

class Location {
    String street;
    int roomNo;

    @Override
    public String toString() {
        return "Location{" +
                "street='" + street + '\'' +
                ", roomNo=" + roomNo +
                '}';
    }

    public Location(String street, int roomNo) {
        this.street = street;
        this.roomNo = roomNo;
    }
}

深克隆:
引用的对象Location也实现Cloneable接口以及clone方法，在clone Person对象的时候将原来对象的loc也clone一份出来，
然后新clone出来的对象的loc引用指向clone处理的loc

/**
 * 深克隆的处理
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person p1 = new Person();
        Person p2 = (Person)p1.clone();
        System.out.println(p2.age + " " + p2.score); // 8 100
        System.out.println(p2.loc);
        // 不是同一个对象了
        System.out.println(p1.loc == p2.loc); // false
        p1.loc.street = "sh";
        // 改变p1的loc不好影响p2
        System.out.println(p2.loc); // bj
    }
}

class Person implements Cloneable {
    int age = 8;
    int score = 100;

    Location loc = new Location("bj", 22);
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        // clone一份新的对象出来
        Person p = (Person)super.clone();
        // 将原来的loc，也clone一份出来，新对象的loc指针指向clone处理的loc对象
        p.loc = (Location)loc.clone();
        return p;
    }
}
// 被引用的对象实现Cloneable接口以及clone方法
class Location implements Cloneable {
    String street;
    int roomNo;

    @Override
    public String toString() {
        return "Location{" +
                "street='" + street + '\'' +
                ", roomNo=" + roomNo +
                '}';
    }

    public Location(String street, int roomNo) {
        this.street = street;
        this.roomNo = roomNo;
    }

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

引用数据类型，在深克隆的时候，是需要被克隆一份的，上面的String也是引用数据类型，clone的时候也需要将它克隆一份吗？
不需要。
String类型放在了常量池里面，比如说第一个Person对象里面的String指向的是常量池里面的"bj"，clone出来的对象也是指向的常量池里面的"bj"，
如果第一个Person对象里面的String变成了"sh"，是不会影响第二个对象的，因为只是第一个对象里面的String指向了常量池里面的"sh"，被克隆出来
的对象还是指向的"bj"。

/**
 * String需要进一步深克隆吗？
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person p1 = new Person();
        Person p2 = (Person)p1.clone();
        System.out.println(p2.age + " " + p2.score);
        System.out.println(p2.loc);

        System.out.println(p1.loc == p2.loc); // false
        p1.loc.street = "sh";
        System.out.println(p2.loc);

        p1.loc.street.replace("sh", "sz");
        // 改变p1里面的string，不好影响p2
        System.out.println(p2.loc.street); // bj
    }
}

class Person implements Cloneable {
    int age = 8;
    int score = 100;

    Location loc = new Location("bj", 22);
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Person p = (Person)super.clone();
        p.loc = (Location)loc.clone();
        return p;
    }
}

class Location implements Cloneable {
    String street;
    int roomNo;

    @Override
    public String toString() {
        return "Location{" +
                "street='" + street + '\'' +
                ", roomNo=" + roomNo +
                '}';
    }

    public Location(String street, int roomNo) {
        this.street = street;
        this.roomNo = roomNo;
    }

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

下面的例子中，String用的是StringBuilder，Person 1和Person 2里面的String都是指向的同一个StringBuilder，所以
当Person 1的String改变之后，Person 2的String也会改变。
怎么解决？ --> 深克隆的时候，也需要把StringBuilder克隆一份

/**
 * String需要进一步深克隆吗？
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person p1 = new Person();
        Person p2 = (Person)p1.clone();
        // loc 经过clone之后指向的不是同一个对象
        System.out.println("p1.loc == p2.loc? " + (p1.loc == p2.loc)); // false
        // p1和p2里面的String指向的是同一个StringBuilder，所以当p1里面的String改变的时候，
        // p2的也会改变
        p1.loc.street.reverse();
        System.out.println(p2.loc.street); // jb
    }
}

class Person implements Cloneable {
    int age = 8;
    int score = 100;

    Location loc = new Location(new StringBuilder("bj"), 22);
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Person p = (Person)super.clone();
        p.loc = (Location)loc.clone();
        return p;
    }
}

class Location implements Cloneable {
    StringBuilder street;
    int roomNo;

    @Override
    public String toString() {
        return "Location{" +
                "street='" + street + '\'' +
                ", roomNo=" + roomNo +
                '}';
    }

    public Location(StringBuilder street, int roomNo) {
        this.street = street;
        this.roomNo = roomNo;
    }

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