三、设计模式之原型模式（浅拷贝/深拷贝）

设计模式之原型模式

目录

设计模式之原型模式

一、原型模式-基本介绍

二、原型模式之克隆羊问题（浅拷贝）

2.1、克隆羊问题

2.2、浅拷贝

三、深入探究之深拷贝

3.1、深拷贝基本介绍

3.2、深拷贝实现方法一：重写clone方法来实现深拷贝（不推荐）

3.3、 深拷贝实现方式2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

四、原型模式的注意事项和细节

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一、原型模式-基本介绍

基本介绍

1) 原型模式(Prototype模式)是指：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷 贝这些原型，创建新的对象

2) 原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象再创建另外一个可定制的对象， 无需知道如何创建的细节

3) 工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建 的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建，即 对象.clone()

4) 形象的理解：孙大圣拔出猴毛， 变出其它孙大圣

思路

思路：Java中Object类是所有类的根类，Object类提供了一个clone()方法，该方法可以 将一个Java对象复制一份，但是需要实现clone的Java类必须要实现一个接口Cloneable， 该接口表示该类能够复制且具有复制的能力 => 原型模式

二、原型模式之克隆羊问题（浅拷贝）

2.1、克隆羊问题

现在有一只羊tom，姓名为: tom, 年龄为：1，颜色为：白色，请编写程序创建和tom 羊 属性完全相同的10只羊。

羊的类，且羊有个猪朋友

并重写了clone方法

public class Sheep implements Cloneable {
	private String name; //名字
	private int age;  //年龄
	private String color; //颜色
	private String address = "蒙古羊"; //类型
	public Pig friend; //是对象, 克隆是会如何处理
	public Sheep(String name, int age, String color) {
		super();
		this.name = name;
		this.age = age;
		this.color = color;
	}
	@Override
	public String toString() {
        return "Sheep [name=" + name + ", age=" + age + ", color=" + color + ", address=" + address + "]";
	}
	//克隆该实例，使用默认的clone方法来完成
	@Override
	protected Object clone()  {
		
		Sheep sheep = null;
		try {
			sheep = (Sheep)super.clone();
		} catch (Exception e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println(e.getMessage());
		}
		// TODO Auto-generated method stub
		return sheep;
	}
	
	
}

猪类：

public class Pig implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;

    public Pig(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

测试：

public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
		
		sheep.friend = new Pig("jack",2);
		
		Sheep sheep2 = (Sheep)sheep.clone(); //��¡
		Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone(); //��¡
		Sheep sheep4 = (Sheep)sheep.clone(); //��¡
		Sheep sheep5 = (Sheep)sheep.clone(); //��¡
		
		System.out.println("sheep2 =" + sheep2 + "sheep2.friend=" + sheep2.friend.hashCode());
		System.out.println("sheep3 =" + sheep3 + "sheep3.friend=" + sheep3.friend.hashCode());
		System.out.println("sheep4 =" + sheep4 + "sheep4.friend=" + sheep4.friend.hashCode());
		System.out.println("sheep5 =" + sheep5 + "sheep5.friend=" + sheep5.friend.hashCode());
	}

}

结果分析：

所有小羊的猪朋友的hashcode相同

可见羊的frend并没有克隆，而是指向了同一个对象，这就是浅拷贝

2.2、浅拷贝

1) 对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将 该属性值复制一份给新的对象。

2) 对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类 的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内 存地址）复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个 实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成 员变量值

3) 前面我们克隆羊就是浅拷贝

4) 浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现 sheep = (Sheep) super.clone();

三、深入探究之深拷贝

3.1、深拷贝基本介绍

1) 复制对象的所有基本数据类型的成员变量值

2) 为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变 量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对 整个对象进行拷贝

3) 深拷贝实现方式1：重写clone方法来实现深拷贝

4) 深拷贝实现方式2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

3.2、深拷贝实现方法一：重写clone方法来实现深拷贝（不推荐）

猪朋友重写clone方法

public class Pig implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;

    public Pig(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public Object clone() {
        Pig pig = null;
        try {
            pig= (Pig) super.clone();
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }

        return pig;
    }
}

且小羊在clone方法里对于frend单独处理

package clone;




public class Sheep implements Cloneable {
	private String name;
	private int age;
	private String color;
	private String address = "蒙古羊";
	public Pig friend;
	public Sheep(String name, int age, String color) {
		super();
		this.name = name;
		this.age = age;
		this.color = color;
	}
	
	@Override
	public String toString() {
		return "Sheep [name=" + name + ", age=" + age + ", color=" + color + ", address=" + address + "]";
	}

	@Override
	protected Object clone()  {
		
		Sheep sheep = null;
		try {
			sheep = (Sheep)super.clone();
			//对引用数据类型单独处理
			sheep.friend= (Pig) friend.clone();
		} catch (Exception e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println(e.getMessage());
		}
		// TODO Auto-generated method stub
		return sheep;
	}
	
	
}

测试：

这样每个小羊的猪朋友也被克隆了

3.3、 深拷贝实现方式2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

猪朋友实现

Serializable接口

import java.io.Serializable;

/**
 * @author Liu
 * @date 2021/2/24 - 16:00
 */
public class Pig implements Cloneable, Serializable {
    private String name;
    private int age;

    public Pig(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public Object clone() {
        Pig pig = null;
        try {
            pig= (Pig) super.clone();
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }

        return pig;
    }
}

小羊实现Serializable接口，deepClone方法使用对象序列号实现深拷贝

import java.io.*;

public class Sheep implements Cloneable, Serializable {
	private String name;
	private int age;
	private String color;
	private String address = "蒙古羊";
	public Pig friend;
	public Sheep(String name, int age, String color) {
		super();
		this.name = name;
		this.age = age;
		this.color = color;
	}
	
	@Override
	public String toString() {
		return "Sheep [name=" + name + ", age=" + age + ", color=" + color + ", address=" + address + "]";
	}

	@Override
	protected Object clone()  {
		
		Sheep sheep = null;
		try {
			sheep = (Sheep)super.clone();
			//对引用数据类型单独处理
			sheep.friend= (Pig) friend.clone();
		} catch (Exception e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println(e.getMessage());
		}
		// TODO Auto-generated method stub
		return sheep;
	}

	//深拷贝 - 方式2 通过对象的序列化实现 (推荐)

	public Object deepClone() {

		//创建流对象
		ByteArrayOutputStream bos = null;
		ObjectOutputStream oos = null;
		ByteArrayInputStream bis = null;
		ObjectInputStream ois = null;

		try {

			//序列化
			bos = new ByteArrayOutputStream();
			oos = new ObjectOutputStream(bos);
			oos.writeObject(this); //当前这个对象以对象流的方式输出

			//反序列化
			bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
			ois = new ObjectInputStream(bis);
			Sheep copyObj = (Sheep)ois.readObject();

			return copyObj;

		} catch (Exception e) {
			// TODO: handle exception
			e.printStackTrace();
			return null;
		} finally {
			//关闭流
			try {
				bos.close();
				oos.close();
				bis.close();
				ois.close();
			} catch (Exception e2) {
				// TODO: handle exception
				System.out.println(e2.getMessage());
			}
		}

	}
	
}

测试

public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
		
		sheep.friend = new Pig("jack",2);

		//方式2 完成深拷贝
		Sheep sheep6 = (Sheep)sheep.deepClone(); //��¡
		Sheep sheep7 = (Sheep)sheep.deepClone(); //��¡
		Sheep sheep8 = (Sheep)sheep.deepClone(); //��¡
		Sheep sheep9 = (Sheep)sheep.deepClone(); //��¡

		System.out.println("sheep2 =" + sheep6 + "sheep2.friend=" + sheep6.friend.hashCode());
		System.out.println("sheep3 =" + sheep7 + "sheep3.friend=" + sheep7.friend.hashCode());
		System.out.println("sheep4 =" + sheep8 + "sheep4.friend=" + sheep8.friend.hashCode());
		System.out.println("sheep5 =" + sheep9 + "sheep5.friend=" + sheep9.friend.hashCode());



	}

}

结果：

成功完成深拷贝

四、原型模式在spring中源码分析

配置bean.xml

<bean id="id01" class="com.atguigu.spring.bean.Monster" scope="prototype"/>

在test中获取这个对象

ApplicationContext applicationContext = new
ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
//获取monster[通过id获取monster]
Object bean = applicationContext.getBean("id01");
System.out.println("bean" + bean);

在spring源码中scope="prototype"即使用了原型模式

在doGetBean中查看是否是单例的bean

五、原型模式的注意事项和细节

1) 创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提 高效率

2) 不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态

3) 如果原始对象发生变化(增加或者减少属性)，其它克隆对象的也会发生相应的变化， 无需修改代码

4) 在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码

5) 缺点：需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有 的类进行改造时，需要修改其源代码，违背了ocp原则，这点请同学们注意.