设计模式专题-原型模式

2023/4/10 设计模式

介绍

原型模式虽然是创建型的模式，但是与工厂模式没有关系，从名字即可看出，该模式的思想就是将一个对象作为原型，对其进行复制、克隆，产生一个和原对象类似的新对象。省掉了堆内存一些复杂的处理流程。

对象复制分为两种情况：深拷贝和浅拷贝

浅拷贝：将一个对象复制后，基本数据类型的变量都会重新创建，而引用类型，指向的还是原对象所指向的。

就是将对象中的简单类型属性和String类型属性进行复制。引用类型的属性复制的只是引用而不是对应的对象。
深拷贝：将一个对象复制后，不论是基本数据类型还有引用类型，都是重新创建的。简单来说，就是深复制进行了完全彻底的复制，而浅复制不彻底。

将对象中的所有信息，都完全复制一份，包括引用类型的对象，也是拷贝为一个新对象，引用地址是不同的。

示例

先创建一个原型类：

public class Prototype implements Cloneable {  

    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  
        Prototype proto = (Prototype) super.clone();  
        return proto;  
    }  
}

很简单，一个原型类，只需要实现Cloneable接口，覆写clone方法，此处clone方法可以改成任意的名称，因为Cloneable接口是个空接口，你可以任意定义实现类的方法名，如cloneA或者cloneB，因为此处的重点是super.clone()这句话，super.clone()调用的是Object的clone()方法，而在Object类中，clone()是native的，具体怎么实现，此处不再深究。
在这儿，我将结合对象的浅复制和深复制来说一下，首先需要了解对象深、浅复制的概念：

浅复制：将一个对象复制后，基本数据类型的变量都会重新创建，而引用类型，指向的还是原对象所指向的。
深复制：将一个对象复制后，不论是基本数据类型还有引用类型，都是重新创建的。简单来说，就是深复制进行了完全彻底的复制，而浅复制不彻底。
写一个深浅复制的例子

public class Prototype implements Cloneable, Serializable {  

    private static final long serialVersionUID = 1L;  
    private String string;  

    private SerializableObject obj;  

    /* 浅复制 */  
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  
        Prototype proto = (Prototype) super.clone();  
        return proto;  
    }  

    /* 深复制 */  
    public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {  

        /* 写入当前对象的二进制流 */  
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();  
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);  
        oos.writeObject(this);  

        /* 读出二进制流产生的新对象 */  
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());  
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);  
        return ois.readObject();  
    }  

    public String getString() {  
        return string;  
    }  

    public void setString(String string) {  
        this.string = string;  
    }  

    public SerializableObject getObj() {  
        return obj;  
    }  

    public void setObj(SerializableObject obj) {  
        this.obj = obj;  
    }  

}  

class SerializableObject implements Serializable {  
    private static final long serialVersionUID = 1L;  
}

原型模式优点

根据客户端要求实现动态创建对象，客户端不需要知道对象的创建细节，便于代码的维护和扩展。
使用原型模式创建对象比直接new一个对象在性能上要好的多，因为Object类的clone方法是一个本地方法，它直接操作内存中的二进制流，特别是复制大对象时，性能的差别非常明显。

所以在需要重复地创建相似对象时可以考虑使用原型模式。比如需要在一个循环体内创建对象，假如对象创建过程比较复杂或者循环次数很多的话，使用原型模式不但可以简化创建过程，而且可以使系统的整体性能提高很多。

原型模式的注意事项

使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法****。 因为对象的复制是通过调用Object类的clone方法来完成的，它直接在内存中复制数据，因此不会调用到类的构造方法。不但构造方法中的代码不会执行，甚至连访问权限都对原型模式无效。还记得单例模式吗？单例模式中，只要将构造方法的访问权限设置为 private型，就可以实现单例。但是clone方法直接无视构造方法的权限，所以，单例模式与原型模式是冲突的。
在使用时要注意深拷贝与浅拷贝的问题****。 clone方法只会拷贝对象中的基本的数据类型，对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝，这就是浅拷贝。如果要实现深拷贝，必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝。

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