设计模式之原型模式【创造者模式】

news2024/11/18 13:45:07

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文章目录

前言
一、概述
二、结构
三、实现
四、案例
五、使用场景
六、扩展（深克隆）
总结

前言

一、概述
二、结构
三、实现
四、案例
五、使用场景
六、扩展（深克隆）

一、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。

二、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的 clone() 方法。
具体原型类：实现抽象原型类的 clone() 方法，它是可被复制的对象。
访问类：使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。

接口类图如下：
在这里插入图片描述

三、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中的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。代码如下：

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();
    }
}

Client （测试访问类）：

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        //创建一个原型类对象
        Realizetype r1 = new Realizetype();
        //调用Realizetype类中的clone方法进行对象的克隆
        Realizetype r2 = r1.clone();

        System.out.println("对象r1和r2是同一个对象？" + (r1 == r2));
    }
}

在这里插入图片描述

四、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。

类图如下：
在这里插入图片描述
代码如下：

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

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

    public String getName() {
        return (this.name);
    }

    public void show() {
        System.out.println(name + "同学：在2023学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！");
    }

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

//测试访问类
public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Citation c1 = new Citation();
        c1.setName("张三");

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

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

五、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。

六、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。代码如下：

//奖状类
public class Citation implements Cloneable{

//    //三好学生上的姓名
//    private String name;
//
//    public String getName() {
//        return name;
//    }
//
//    public void setName(String name) {
//        this.name = name;
//    }
    private Student stu;

    public Student getStu() {
        return stu;
    }

    public void setStu(Student stu) {
        this.stu = stu;
    }

    public void show() {
        System.out.println(stu.getName() + "同学：在2023学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！");
    }

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

}

//学生类
public class Student {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

//测试类
public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        //1、创建原型对象
        Citation c1 = new Citation();
        Student stu=new Student();
        stu.setName("张三");
        c1.setStu(stu);
//        c1.setName("张三");

        //复制奖状对象
        Citation c2 = c1.clone();
        Student stu1=c2.getStu();
        stu1.setName("李四");
        //将奖状的名字修改李四
//        c2.setName("李四");

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

在这里插入图片描述

此时之所以名字会相同是因为Citation类此时复制的是Student类【引用类型】，引用类型是同一个地址，而原本的Citation类中是String类型【基础类型】,并不是同一块地址。

运行结果为：
在这里插入图片描述
说明：

stu对象和stu1对象是同一个对象，就会产生将stu1对象中name属性值改为“李四”，两个Citation（奖状）对象中显示的都是李四。这就是浅克隆的效果，对具体原型类（Citation）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 CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, IOException, ClassNotFoundException {
        //1、创建原型对象
        Citation c1 = new Citation();
        Student stu=new Student();
        stu.setName("张三");
        c1.setStu(stu);

        //创建对象输出流对象
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\Lenovo\\Desktop\\b.txt"));
        //将c1对象写出到文件中
        oos.writeObject(c1);
        oos.close();

        //创建对象出入流对象
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\Lenovo\\Desktop\\b.txt"));
        //读取对象
        Citation c2 = (Citation) ois.readObject();
        //释放资源
        ois.close();
        //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对象是否是同一个对象
        System.out.println("stu和stu1是同一个对象？" + (stu == stu1));

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

    }
}