重学设计模式-原型模式-一一网

这是我参与新手入门的第3篇文章

前言

原型模式在日常开发中似乎很少提及到，但是当我学完后，简单翻了下jdk1.8的源码，发现很多我们非常熟悉的类中就使用了原型模式进行优化，比如我们最常用的ArrayList中，感兴趣的同学可以去看看。

什么是原型模式

定义

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相同或者相似的新对象。

优点

Java自带的原型模式基于内存二进制流的复制，复制比new一个对象更加高效。
可以使用深克隆方式保存对象的状态，使用原型模式将对象复制一份，并将其状态保存起来，简化了创建对象的过程，以便在需要的时候使用（例如恢复到历史某一状态），可辅助实现撤销操作。

缺点

需要给每一个类配置一个clone方法。
clone方法位于类的内部，对类改造，修改类的代码，违背开闭原则。
深克隆时，当对象之间存在多重嵌套时，每一层都必须支持深克隆，实现会比较麻烦。

应用场景

类初始化需要消耗非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等
new一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限
一个对象需要提供给其他对象访问,而且各个调用者可能需要修改其值,可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用,即保护性拷贝

原型模式的实现

实现Cloneable接口

重写 clone()方法

原型模式的实现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。

浅克隆

我们看一下示例代码，有一个订单类Order,有两个属性，一个基本类型serialNumber,另一个引用类型Product

代码

订单类

package com.yang.prototype;
import lombok.Data;
/**
 * Order 订单类 
 * 属性 serialNumber 基础类型 编码
 * 属性 Product      引用类型 产品
 */
@Data
public class Order implements Cloneable {
    int serialNumber = 1;
    Product product = new Product();

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
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产品类

package com.yang.prototype;
import lombok.Data;
/**
 * Product 产品类
 * 属性 productName 产品名称
 */
@Data
public class Product {
    String productName = "iphone13";
}
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测试

package com.yang.prototype;
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Order order = new Order();
        System.out.println(order);

        Order orderClone = (Order) order.clone();
        System.out.println(orderClone);

        System.out.println(order == orderClone);
        System.out.println(order.getProduct() == orderClone.getProduct());
    }
}
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打印输出

Order(serialNumber=1, product=Product(productName=iphone13))
Order(serialNumber=1, product=Product(productName=iphone13))
false
true
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结果证明：克隆具有自己的地址，但是引用类型参数，克隆的是它的引用地址值，下面这个例子将更具体证明这一点。

例子

package com.yang.prototype;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        
        Order order = new Order();
        System.out.println(order);

        Order orderClone = (Order) order.clone();
        orderClone.setSerialNumber(2);
        orderClone.getProduct().setProductName("iphone14");

        System.out.println(order);
        System.out.println(orderClone);

    }
}
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打印输出

Order(serialNumber=1, product=Product(productName=iphone13))
Order(serialNumber=1, product=Product(productName=iphone14))
Order(serialNumber=2, product=Product(productName=iphone14))
复制代码

我们对克隆对象操作，修改了基础类型serialNumber的值，原型order不会被影响，当我们修改引用类型product的值，原型order也随之改变了。

因为对原型order对象的克隆，其中的product对象克隆的是它的地址值，那么克隆对象和原型对象中的product其实指向的是同一个地址，那么一个修改了，另一个也将发生变化

深克隆

浅克隆往往不能满足我们的实际需要，我们想要的是两个对象的完全隔离，这样就需要做一个深克隆。

其实也很简单，对于基本类型不用管，对于引用类型，我们不希望仅仅是克隆它的地址引用，那么在克隆的时候，我们主动去克隆一份不就可以了。

基于浅克隆的例子加以修改：
为引用类型Product添加克隆条件（实现Cloneable接口，重新clone()方法）
代码

产品类

package com.yang.prototype;
import lombok.Data;
/**
 * Product 产品类
 * 属性 productName 产品名称
 */
@Data
public class Product implements Cloneable {
    String productName = "iphone11";

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
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修改Order克隆方法

package com.yang.prototype;
import lombok.Data;
/**
 * Order 订单类
 * 属性 serialNumber 基础类型 编码
 * 属性 Product     引用类型  商品
 */
@Data
public class Order implements Cloneable {
    int serialNumber = 1;
    Product product = new Product();

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Order order = (Order) super.clone();
        order.setProduct((Product) order.getProduct().clone());
        return order;
    }
}
复制代码

测试

package com.yang.prototype;
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {

        Order order = new Order();
        System.out.println(order);

        Order orderClone = (Order) order.clone();
        orderClone.setSerialNumber(2);
        orderClone.getProduct().setProductName("iphone14");

        System.out.println(order);
        System.out.println(orderClone);

    }
}
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打印输出

Order(serialNumber=1, product=Product(productName=iphone13))
Order(serialNumber=1, product=Product(productName=iphone13))
Order(serialNumber=2, product=Product(productName=iphone14))
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达到深克隆效果