原型模式(Prototype Pattern)

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代码地址

• Github：DesignPattern/src/main/java/com/design/prototype (opens new window)
• Gitee(码云)：DesignPattern/src/main/java/com/design/prototype (opens new window)

1. 介绍

原型模式是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式

原型实例指定创建对象的种类，通过拷贝这些原型创建新的对象，这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式

1.1. 特点

待补充

1.2. 结构

待补充

1.3. 优缺点

• 意图：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
• 主要解决：在运行期建立和删除原型
• 如何解决：利用已有的一个原型对象，快速地生成和原型对象一样的实例
• 关键代码：
  • 实现克隆操作，在 JAVA 实现 Cloneable 接口，重写 clone()
  • 在 .NET 中可以使用 Object 类的 MemberwiseClone() 方法来实现对象的浅拷贝或通过序列化的方式来实现深拷贝
• 使用场景： 在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone 的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。原型模式已经与 Java 融为浑然一体，大家可以随手拿来使用

• 优点：
  • 性能提高
  • 逃避构造函数的约束
• 缺点：
  • 配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候
  • 必须实现 Cloneable 接口
• 应用场景：
  • 细胞分裂
  • JAVA 中的 Object clone() 方法
• 注意事项：与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是，原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的。浅拷贝实现 Cloneable，重写，深拷贝是通过实现 Serializable 读取二进制流

2. 代码

使用一个人有姓名，年龄，地址属性的复制拷贝例子，理解浅拷贝和深拷贝

/**
 * 人，姓名，年龄，地址
 *
 * @author wliduo[i@dolyw.com]
 * @date 2023/2/1 17:32
 */
public class Person implements Cloneable {

    private String name;
    private int age;
    private Location location;

    public Person(String name, int age, Location location) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.location = location;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Person person = (Person) super.clone();
        // 基础属性String及int可以不用处理
        // 内置引用不重新进行克隆是浅拷贝，会导致指向同一个Location
        // 必须针对内部引用再次进行克隆，这样才是深拷贝
        person.setLocation((Location) location.clone());
        return person;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", location=" + location +
                '}';
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Location getLocation() {
        return location;
    }

    public void setLocation(Location location) {
        this.location = location;
    }
}

/**
 * 地址
 *
 * @author wliduo[i@dolyw.com]
 * @date 2023/2/1 17:32
 */
public class Location implements Cloneable {

    private StringBuffer address;
    private String remark;

    public Location(StringBuffer address, String remark) {
        this.address = address;
        this.remark = remark;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        // String基础属性可以不用处理，但是StringBuffer等引用对象需要处理
        Location location = (Location) super.clone();
        location.setAddress(new StringBuffer(address));
        return location;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Location{" +
                "address=" + address +
                ", remark='" + remark + '\'' +
                '}';
    }

    public StringBuffer getAddress() {
        return address;
    }

    public void setAddress(StringBuffer address) {
        this.address = address;
    }

    public String getRemark() {
        return remark;
    }

    public void setRemark(String remark) {
        this.remark = remark;
    }
}

/**
 * 原型模式 - 克隆，拷贝
 *
 * @author wliduo[i@dolyw.com]
 * @date 2023/2/1 17:32
 */
public class Main {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StringBuffer address = new StringBuffer("深圳市南山区XXX");
        Location location = new Location(address, "XXX村");
        Person wangMing = new Person("李明", 20, location);
        // 克隆wangMing
        Person liMing = (Person) wangMing.clone();
        // 修改原始对象
        wangMing.setName("王明");
        wangMing.setAge(30);
        address.reverse();
        location.setRemark("XXX路");
        // 输出原始和克隆对象，正常应该是深拷贝
        // 修改原始对象，克隆对象还是刚开始声明的属性
        // 将Person重写的clone方法对Location的克隆注释放开
        // 以及Location重写的clone方法对StringBuffer的克隆注释放开
        // 不然就会出现浅拷贝的问题
        System.out.println(wangMing);
        System.out.println(liMing);
    }
}

Person{name='王明', age=30, location=Location{address=XXX区山南市圳深, remark='XXX路'}}
Person{name='李明', age=20, location=Location{address=深圳市南山区XXX, remark='XXX村'}}