4.3 原型模式
4.3.1 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。
4.3.2 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：
4.3.3 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。
查看我的另一篇文章:搞清深拷贝、浅拷贝...
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。代码如下：
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！");
}
@Override
protected Realizetype clone() throws CloneNotSupportedException {
System.out.println("具体原型复制成功！");
// 这里要用到父类Object的clone()方法，是一个native方法，借助父类的clone()方法完成对象的克隆，
// 所以用super而不是this，如果用this就是循环调用自身的clone方法，最终导致栈溢出异常
return (Realizetype) super.clone();
}
}
PrototypeTest（测试访问类）：
public class PrototypeTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Realizetype r1 = new Realizetype();
Realizetype r2 = r1.clone();
System.out.println("对象r1和r2是同一个对象？" + (r1 == r2));
}
}
4.3.4 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。
类图如下：
代码如下：
//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！");
}
@Override
public 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();
}
}
4.3.5 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。
4.3.6 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。代码如下：
//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！");
}
@Override
public 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。代码如下：
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。