原型模式

逃离我推掉我的手 2021-07-24 16:03 276阅读 0赞

# 一 点睛 #

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。

类图  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5ncWl1bWluZw_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# 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();
        }
    }

**PrototypeTest（测试访问类）：**

public class PrototypeTest { 
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { 
            Realizetype r1 = new Realizetype();
            Realizetype r2 = r1.clone();
    
            System.out.println("对象r1和r2是同一个对象？" + (r1 == r2));
        }
    }

测试结果

具体的原型对象创建完成！
    具体原型复制成功！
    原型对象和克隆出来的是否是同一个对象？false

# 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][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5ncWl1bWluZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
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2020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();
        }
    }

测试结果

张三同学：在2020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2020学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！

# 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 浅拷贝 #

Citation

public class Citation implements Cloneable { 
        private Student stu;
    
        public Student getStu() { 
            return stu;
        }
    
        public void setStu(Student stu) { 
            this.stu = stu;
        }
    
        @Override
        public Citation clone() throws CloneNotSupportedException { 
            return (Citation) super.clone();
        }
    
        public void show() { 
            System.out.println(stu.getName() + "同学：在2020学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！");
        }
    }

Student

public class Student { 
        // 学生的姓名
        private String name;
        public String getName() { 
            return name;
        }
        public void setName(String name) { 
            this.name = name;
        }
        @Override
        public String toString() { 
            return "Student{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    '}';
        }
    }

CitaionTest

public class CitaionTest { 
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { 
            // 1 创建原型对象
            Citation citation = new Citation();
            // 创建张三学生对象
            Student stu = new Student();
            stu.setName("张三");
            citation.setStu(stu);
            // 2 克隆奖状对象
            Citation citation1 = citation.clone();
            Student stu1 = citation1.getStu();
            stu1.setName("李四");
            /*citation.setName("张三"); citation1.setName("李四");*/
            // 3 调用show方法展示
            citation.show();
            citation1.show();
        }
    }

测试结果

李四同学：在2020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2020学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！

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：

# 七 扩展（深克隆） #

// 奖状类
    public class Citation implements Cloneable { 
        private Student stu;
    
        public Student getStu() { 
            return stu;
        }
    
        public void setStu(Student stu) { 
            this.stu = stu;
        }
    
        void show() { 
            System.out.println(stu.getName() + "同学：在2020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 implements Serializable { 
        // 学生的姓名
        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 CitaionTest { 
        public static void main(String[] args) throws Exception { 
            // 1 创建原型对象
            Citation citation = new Citation();
            // 创建张三学生对象
            Student stu = new Student();
            stu.setName("张三");
            citation.setStu(stu);
    
            // 创建对象输出流对象
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("d:/a.txt"));
            // 写对象
            oos.writeObject(citation);
            // 释放资源
            oos.close();
    
            // 创建对象输入流对象
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("d:/a.txt"));
            // 读取对象
            Citation citation1 = (Citation) ois.readObject();
            // 释放资源
            ois.close();
            Student stu1 = citation1.getStu();
            stu1.setName("李四");
    
            citation.show();
            citation1.show();
        }
    }

运行结果为：

张三同学：在2020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2020学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！

> 注意：Citation类和Student类必须实现Serializable接口，否则会抛NotSerializableException异常。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5ncWl1bWluZw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20210724/3dc3364faf5c48ce902892164c8c4ff8.png
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