创建型模式之原型模式

矫情吗；* 2023-10-03 18:01 24阅读 0赞

## 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。

## 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：

![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rW35rex5LiN6KeB6bK4_size_19_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

## 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：

/**
     * @author: xuzhilei
     * @create: 2021-12-28
     * @description: 具体的原型类
     **/
    public class Realizetype implements Cloneable{
        /**
         * 构造器
         */
        public Realizetype(){
            System.out.println("具体的原型对象创建完成！");
        }
        /**
         * 重写clone方法
         * @return Realizetype：具体的原型类实例
         * @throws CloneNotSupportedException
         */
        @Override
        protected Realizetype clone() throws CloneNotSupportedException {
            System.out.println("具体原型复制成功！");
            return (Realizetype) super.clone();
        }
    }

/**
     * @author: xuzhilei
     * @create: 2021-12-28
     * @description: 测试访问类
     **/
    public class PrototypeTest {
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
            //创建一个具体的原型类实例
            Realizetype realizetype1 = new Realizetype();
            //克隆出一个具体的原型类实例，会产生一个新的对象
            Realizetype realizetype2 = realizetype1.clone();
            System.out.println("realizetype1和realizetype2是同一个对象吗？"+(realizetype1 == realizetype2));
        }
    }

测试结果：

![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rW35rex5LiN6KeB6bK4_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

## 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：

![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rW35rex5LiN6KeB6bK4_size_19_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1][]

**代码如下：**

public class Citation implements Cloneable {
        /**
         * 获奖学生姓名
         */
        private String name;
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public void show(){
            System.out.println(this.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！");
        }
    
        /**
         * 重写clone方法
         * @return Citation：具体的奖状类实例
         * @throws CloneNotSupportedException
         */
        @Override
        protected Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
            return (Citation) super.clone();
        }
    }

public class CitationTest {
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
            //创建奖状对象
            Citation citation1 = new Citation();
            citation1.setName("张三");
    
            //克隆奖状对象,会产生一个新的对象
            Citation citation2 = citation1.clone();
            citation2.setName("李四");
    
            citation1.show();
            citation2.show();
        }
    }

**测试结果：说明浅克隆生成了新对象**

![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rW35rex5LiN6KeB6bK4_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1][]

## 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。

**浅克隆案例：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：

public class Citation implements Cloneable{
        private Student student;
    
        public Citation() {
        }
    
        public Citation(Student student) {
            this.student = student;
        }
    
        public Student getStudent() {
            return student;
        }
    
        public void setStudent(Student student) {
            this.student = student;
        }
    
        public void show(){
            System.out.println(this.student.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！");
        }
    
        /**
         * 重写clone方法
         * @return Citation：具体的奖状类实例
         * @throws CloneNotSupportedException
         */
        @Override
        protected Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
            return (Citation) super.clone();
        }
    }

public class Student {
        private String name;
        private String address;
    
        public Student(String name, String address) {
            this.name = name;
            this.address = address;
        }
    
        public Student() {
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public String getAddress() {
            return address;
        }
    
        public void setAddress(String address) {
            this.address = address;
        }
    }

public class CitationTest {
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
            //创建奖状对象
            Citation citation1 = new Citation();
            Student student1 = new Student("张三", "北京");
            citation1.setStudent(student1);
            //克隆奖状对象,会产生一个新的奖状对象，但其内部的student2变量与student1变量指向同一个地址值
            Citation citation2 = citation1.clone();
            Student student2 = citation2.getStudent();
            student2.setName("李四");
    
            //判断student1对象和student2对象是否是同一个对象
            System.out.println("student1和student2是同一个对象？" + (student1 == student2));
    
            citation1.show();
            citation2.show();
        }
    }

**测试结果：**

![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rW35rex5LiN6KeB6bK4_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2][]

**分析**：student1对象和student2对象是同一个对象，就会产生将student1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地址值的复制。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：**

/**
     * @author: xuzhilei
     * @create: 2021-12-28
     * @description: 测试利用序列化实现深克隆
     **/
    public class CitationTest04 {
        public static void main(String[] args) {
    
            ObjectOutputStream oos = null;
            ObjectInputStream ois = null;
            try {
                //创建奖状对象
                Citation citation1 = new Citation();
                Student student1 = new Student("张三", "上海");
                citation1.setStudent(student1);
    
                //创建输出流
                oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\DP\\Desktop\\a.text"));
                //将对象序列化到文件中
                oos.writeObject(citation1);
    
                //创建输入流
                ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\DP\\Desktop\\a.text"));
                //将文件反序列化成对象
                Citation citation2 = (Citation) ois.readObject();
                //获取citation2的学生对象
                Student student2 = citation2.getStudent();
                student2.setName("李四");
    
                //判断student1对象和student2对象是否是同一个对象
                System.out.println("student1和student2是同一个对象？" + (student1 == student2));
    
                citation1.show();
                citation2.show();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                //关闭资源
                try {
                    if (oos != null){
                        oos.close();
                    }
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                try {
                    if (ois != null){
                        ois.close();
                    }
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
    
            }
        }
    }

**测试结果：说明**student1对象和student2对象不是同一个对象

![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rW35rex5LiN6KeB6bK4_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3][]

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

以上是个人随手敲的demo，如有不正确的地方，可以在下方留言指正，谢谢。与各位CSDN的伙伴们共勉，每天记录一点点，每天进步一点点

[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rW35rex5LiN6KeB6bK4_size_19_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: https://img-blog.csdnimg.cn/f8f72cdf41794427b4fdcc5886d96fa0.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5rW35rex5LiN6KeB6bK4,size_19,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
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