原型模式

介绍

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

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。

结口类图

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

浅克隆类似 “快捷方式”，深克隆才是真正的 “复制文件”。

Java 中的 Object 类中提供了 clone() 方法来实现浅克隆。

Java 中的 Cloneable 接口是上面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
    public RealizeType clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具体原型复制成功!");
        return (RealizeType) super.clone();
    }
}

ProtoTypeTest:测试访问类

public class ProtoTypeTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        RealizeType realizeType = new RealizeType();
        RealizeType clone = realizeType.clone();
        System.out.println("原型对象与克隆对象是同一个对象?" + (realizeType == clone));
    }
}

输出结果

具体的原型对象创建完成!
具体原型复制成功!
原型对象与克隆对象是同一个对象?false

案例

使用原型模式生成 “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，然后修改奖状上的名字即可。

类图如下:

奖状类

public class Citation implements Cloneable{
    public Citation(){
        System.out.println("创建奖状原型");
    }
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    @Override
    protected Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("复制奖状原型...");
        return (Citation) super.clone();
    }

    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！");
    }
}

访问测试类

public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Citation citation = new Citation();
        Citation citation1 = citation.clone();
        citation.setName("程哥");
        citation1.setName("赵欢");
        citation.show();
        citation1.show();
    }
}

输出

创建奖状原型
复制奖状原型...
程哥同学：在2023学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！
赵欢同学：在2023学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！

使用场景

以下两种情况，可以使用原型模式快捷的创建对象：

• 对象的创建非常复杂。
• 性能和安全要求比较高

如何实现深拷贝?

使用对象流

public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        Citation citation = new Citation();
        Student student = new Student();
        student.setName("张三");
        citation.setStudent(student);
        //深拷贝原型对象
        FileOutputStream stream = new FileOutputStream("C:/cit.txt");
        ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(stream);
        outputStream.writeObject(citation);
        outputStream.close();
        System.out.println("写入完成");
        FileInputStream inputStream = new FileInputStream("C:/cit.txt");
        ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(inputStream);
        Citation citation1 = (Citation) objectInputStream.readObject();
        objectInputStream.close();
        citation1.getStudent().setName("李四");
        citation.show();
        citation1.show();
    }
}

注意:需要被拷贝的对象与引用对象都需要实现Serializable接口

输出

创建奖状原型
写入完成
张三同学：在2023学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！
李四同学：在2023学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！