创建型模式-原型模式

一、原型模式

1. 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。

2. 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 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：

3. 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。

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！");}@Overridepublic 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 {//创建一个原型类对象Realizetype realizetype = new Realizetype();//调用Realizetype类中的clone方法进行对象的克隆Realizetype clone = realizetype.clone();System.out.println("原型对象和克隆出来的是否是同一个对象？" + (realizetype == clone));}
}

运行结果为：

4. 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。

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！");}@Overridepublic 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();}
}

运行结果为：

1.5 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。

1.6 扩展（深克隆）

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。

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！");}@Overridepublic Citation clone() throws CloneNotSupportedException {return (Citation) super.clone();}
}

学生类：

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;}
}

测试类：

public class CitationTest {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Citation c1 = new Citation();Student stu = new Student("张三", "西安");c1.setStu(stu);//复制奖状Citation c2 = c1.clone();//获取c2奖状所属学生对象Student stu1 = c2.getStu();stu1.setName("李四");//判断stu对象和stu1对象是否是同一个对象System.out.println("stu和stu1是同一个对象？" + (stu == stu1));c1.show();c2.show();}
}

运行结果为：

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。

public class CitationTest1 {public static void main(String[] args) throws Exception {Citation c1 = new Citation();Student stu = new Student("张三", "西安");c1.setStu(stu);//创建对象输出流对象ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\b.txt"));//将c1对象写出到文件中oos.writeObject(c1);oos.close();//创建对象出入流对象ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\b.txt"));//读取对象Citation c2 = (Citation) ois.readObject();//获取c2奖状所属学生对象Student stu1 = c2.getStu();stu1.setName("李四");//判断stu对象和stu1对象是否是同一个对象System.out.println("stu和stu1是同一个对象？" + (stu == stu1));c1.show();c2.show();}
}

运行结果为：

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