原型模式（Prototype）
一、原型模式介绍
原型模式：原型模式就是从一个对象再创建另外一个可定制的对象，而且不需要知道任何创建的细节。
所谓原型模式，就是java中的克隆技术，以某个对象为原型。复制出新的对象。显然新的对象具备原型对象的特点。效率高（避免了重新执行构造过程步骤）
克隆类似于new，但和new不同。new创建新的对象属性采用的是默认值。克隆出来的对象的属性值完全和原型对象相同。并且克隆出的新对象不会影响原型对象，克隆后。还可以再修改克隆对象的值。
要实现原型模式，必须实现Cloneable接口，而这个接口里面是空的。
Cloneable接口是一个空接口，使用Cloneable接口都不用导入包。而clone方法是属于Object对象的。如果要克隆某个对象的话必须实现Cloneable接口
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* @author unascribed * @see java.lang.CloneNotSupportedException * @see java.lang.Object#clone() * @since JDK1.0 */public interface Cloneable {} |
重写Object对象的clone方法，clone方法为本地方法。效率比较高
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protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException; |
如果我们要克隆某个对象有浅克隆和深克隆
浅克隆：copy该对象，然后保留该对象原有的引用。也就是说不克隆该对象的属性。
深克隆：copy该对象，并且把该对象的所有属性也克隆出一份新的。
二、代码实现
1、浅克隆代码实现：
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/** * 原型模式:浅克隆 * Cloneable是一个空接口（标记接口），是一个规范。但是如果要克隆这个类对象的话必须实现Cloneable接口 */public class Sheep implements Cloneable{ private String sname; private Date birthday; /** * 重写Object对象的clone方法 */ @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { //直接调用Object对象的clone方法 Object obj = super.clone(); return obj; } //省略get，set方法和构造方法 }/** * 测试原型模式（浅克隆） */public class Test { public static void main(String[] args) throws Exception { Date date = new Date(1274397294739L); Sheep s1 = new Sheep("原型羊",date); Sheep s2 = (Sheep) s1.clone();//克隆一个羊 System.out.println(s1); System.out.println(s1.getSname()); System.out.println("原日期："+s1.getBirthday()); date.setTime(34732834827389L);//改变原有date的值 System.out.println("改变后的日期："+date.toString()); //克隆羊的信息 System.out.println("---------------------------------"); System.out.println(s2); System.out.println(s2.getSname()); System.out.println(s2.getBirthday());//此时的birthday日期使用的是改变后的日期对象引用 }} |
最后的结果为：克隆的对象仍然保留了原有对象的引用，值随着改变而改变
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com.fz.prototype.Sheep@153f67e原型羊原日期：Fri May 21 07:14:54 CST 2010改变后的日期：Mon Aug 22 17:40:27 CST 3070---------------------------------com.fz.prototype.Sheep@18f51f原型羊Mon Aug 22 17:40:27 CST 3070 |
2、深克隆代码实现：克隆对象的同时，把该对象的属性也连带着克隆出新的。
深克隆只需要在clone方法中将该对象的属性也克隆即可
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/** * 重写Object对象的clone方法 */@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException { //直接调用Object对象的clone方法 Object obj = super.clone(); //深克隆：把对象下的所有属性也克隆出来 Sheep22 s = (Sheep22) obj; s.birthday = (Date) this.birthday.clone(); return s;} |
测试代码不变，结果则会变了。克隆了之后把原来的日期改变后，克隆的对象2的属性则不会被影响。
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com.fz.prototype.Sheep2@15bdc50原型羊原日期：Fri May 21 07:14:54 CST 2010改变后的日期：Mon Aug 22 17:40:27 CST 3070---------------------------------com.fz.prototype.Sheep2@18f51f原型羊Fri May 21 07:14:54 CST 2010 |
3、通过序列化和反序列化来实现深克隆对象：序列化需要原型对象实现Serializable接口
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import java.io.ByteArrayInputStream;import java.io.ByteArrayOutputStream;import java.io.ObjectInputStream;import java.io.ObjectOutputStream;import java.util.Date;/** * 测试原型模式（利用序列化和反序列化实现深克隆） */public class Test3 { public static void main(String[] args) throws Exception { Date date = new Date(1274397294739L); Sheep s1 = new Sheep("原型羊",date);// Sheep s2 = (Sheep) s1.clone();//克隆一个羊 //使用序列化和反序列化实现深复制 //1、将s1对象序列化为一个数组 //通过ObjectOutputStream流将s1对象读出来给ByteArrayOutputStream流 ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos); oos.writeObject(s1); //ByteArrayOutputStream流将对象信息转成byte数组，这样byte数组里就包含了对象的数据 byte[] bytes = bos.toByteArray(); //2、将字节数组中的内容反序列化为一个Sheep对象 //通过ByteArrayInputStream流读入bytes字节数组中数据，然后传给ObjectInputStream对象输入流 ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bytes); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis); //通过ObjectInputStream返回一个Sheep对象 Sheep s2 = (Sheep) ois.readObject(); //原型羊的信息 System.out.println(s1); System.out.println("原日期："+s1.getBirthday()); date.setTime(34732834827389L);//改变原有date的值 System.out.println("改变后的日期："+date.toString()); //克隆羊的信息 System.out.println("---------------------------------"); System.out.println(s2); System.out.println(s2.getBirthday()); }} |
通过序列化和反序列化的结果，最终结果还是和深克隆一样。
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com.fz.prototype.Sheep@1a116c9原日期：Fri May 21 07:14:54 CST 2010改变后的日期：Mon Aug 22 17:40:27 CST 3070---------------------------------com.fz.prototype.Sheep@7eb6e2Fri May 21 07:14:54 CST 2010 |
三、测试克隆对象的效率
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package com.fz.prototype;/** * 测试clone对象的效率 */public class TestClone { //new 对象 public static void testNew(int size){ long start = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i < size; i++) { Laptop l = new Laptop(); } long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("new 对象耗时："+(end-start)); } //clone 对象 public static void testClone(int size){ long start = System.currentTimeMillis(); Laptop l = new Laptop(); for (int i = 0; i < size; i++) { try { Laptop temp = (Laptop) l.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } } long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("clone 对象耗时："+(end-start)); } public static void main(String[] args) { testNew(1000); testClone(1000); }}class Laptop implements Cloneable{ public Laptop() { //模拟创建Laptop对象的时候比较耗时 try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); }} |
最后结果为：
new 对象耗时：10063
clone 对象耗时：10
四、使用场景
原型模式适用场景：如果某个对象new的过程中很耗时，则可以考虑使用原型模式。
Spring框架中bean对象的创建就两种模式：单例模式或者原型模式
参考资料：
大话设计模式(带目录完整版).pdf
HEAD_FIRST设计模式（中文版）.pdf
尚学堂_高淇_java300集最全视频教程_【GOF23设计模式】
