原型模式

定义

原型模式是一种对象创建型模式，它采取复制原型对象的方法来创建对象的实例。
英文定义：Specify the kinds of objects to create using a prototypical instance , and create new objects by copying this prototype .（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。）

原型模式的UML类图如下所示

原型模式.jpg

上图中主要涉及一下角色：

• 客户端（Client）：客户端提出创建对象的请求。
• 抽象原型（Prototype）：通常由一个Java接口或者Java抽象类来实现，从而为具体原型设立好规范。
• 具体原型（ConcretePrototype）：被复制的具体对象，这个具体角色实现了抽象原型角色所要求实现的方法。

原型模式的通用代码如下：

//原型模式通用源码
public class PrototypeClass implements Cloneable{
    //覆写父类Object方法
    @Override
    public PrototypeClass clone(){
        PrototypeClass prototypeClass = null;
        try{
            prototypeClass = (PrototypeClass)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedExecption e){
            //异常处理
        }
        return prototypeClass;
    }
}

优缺点

优点：

• 性能优良：原型模式是在内存二进制流的拷贝，要比直接new一个对象性能好很多。
• 逃避构造函数的约束：直接在内存中拷贝，构造函数是不会执行的。
• 提供简化的创建结构。
• 具有给一个应用软件动态加载新功能的能力。

缺点：

• 每一个类都必须配备一个复制方法，对于全新的类来说不是很难，而对已有的类来说实现clone()方法不一定很容易，而且在进行比较深层次的复制时也需要编写一定量的代码。

应用场景：

• 资源优化：类初始化需要消化非常多的资源。
• 性能和安全要求：通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，可以使用原型模式。
• 一个对象多个修改者：一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。
• 隐藏复制操作的细节

注意事项

1.构造函数不会被执行

一个实现了Cloneable并重写了clone方法的类，在对象拷贝时构造函数是不会被执行的。

代码如下所示：

public class Thing implements Cloneable{
    public Thing(){
        System.out.println("构造函数被执行了......");
    }
    @Override
    public Thing clone(){
        Thing thing = null;
        try{
            thing = (Thing)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedExecption e){
            e.printStackTrace();
        }
        return thing;
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        //产生一个对象
        Thing thing = new Thing();
        //拷贝一个对象
        Thing cloneThing = thing.clone();
    }
}

2.浅拷贝和深拷贝

浅拷贝：Object类提供的方法clone只是拷贝本对象，其对象内部的数组、引用对象等都不拷贝，还是指向原生对象的内部元素地址。浅拷贝是对基本数据类型和String类型而言的。

//浅拷贝
public class Thing implements Cloneable{
    //定义一个私有变量
    private ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
    @Override
    public Thing clone(){
        Thing thing = null;
        try{
            thing = (Thing)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedExecption e){
            e.printStackTrace();
        }
        return thing;
    }
    //设置HashMap的值
    public void setValue(String value){
        this.arrayList.add(value);
    }
    //取得ArrayList的值
    public ArrayList<String> getValue(){
        return this.arrayList;
    }
}

//浅拷贝测试
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        //产生一个对象
        Thing thing = new Thing();
        //设置一个值
        thing.setValue("张三");
        //拷贝一个对象
        Thing cloneThing = thing.clone();
        cloneThing.setValue("李四");
        System.out.println(thing.getValue());
    }
}

深拷贝：实现完全的拷贝，两个对象之间没有任何的瓜葛。深拷贝是对其他引用类型而言的。

代码如下所示：

//深拷贝
public class Thing implements Cloneable{
    //定义一个私有变量
    private ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
    @Override
    public Thing clone(){
        Thing thing = null;
        try{
            thing = (Thing)super.clone();
            this.arrayList = (ArrayList<String>)this.arrayList.clone();
        }catch(CloneNotSupportedExecption e){
            e.printStackTrace();
        }
        return thing;
    }
    
}

注意：
使用原型模式时，引用的成员变量必须满足两个条件才不会被拷贝：

• 类是成员变量，而不是方法内变量；
• 必须是一个可变的引用对象，而不是一个原始类型或不可变对象。

3.clone与final

• 要使用clone方法，类的成员变量上不要增加final关键字。

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