设计模式 - 原型模式

原型模式：通过拷贝原型实例，生成一个新的对象(java中，多专指实现Cloneable接口对象)

实现原理：

• clone的实现是在内存中直接拷贝二进制流，无需经过构造函数(native方法，上帝后门)。
• 通过cloneable接口标记对象是否有权触发object.clone()方法。

优点：

• clone方法直接操作内存拷贝二进制流，性能优越。
• 不需要经过构造函数等，避免了构造函数中的约束。

应用场景：

• 性能和资源优化：类初始化需要消费非常多资源，在需要创建大量重复的类时。
• 跳过校验的场景：当创建类需要做非常繁琐的数据准备和检验时。
• 对象需要被分享时：一个对象被多个访问者同时访问时，通过拷贝避免共享干扰。

浅复制：clone方法是对内存中的二进制流做复制，所以，当对象属性中存在引用对象时，只复制引用

clone的一般实现

浅克隆(Cloneable)

    // java自带cloneable接口浅克隆 - 通过内存二进制流复制实现
    @Override
    public PrototypeMember clone(){
        try {
            return (PrototypeMember)super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

深克隆(Cloneable)

    // java自带cloneable，通过递归将所有引用属性都进行clone后实现深克隆
    public PrototypeMember deepcloneByCloneable(){
        try {
            PrototypeMember prototypeMember = (PrototypeMember)super.clone();
            // java为集合中大部分的实现类提供了clone方法的浅复制实现
            prototypeMember.list = (List)((ArrayList)list).clone();
            return prototypeMember;
        } catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

扩展 - 序列化实现深克隆(Serializable)

1. 只有实现了Serializable接口的类才可以序列化和反序列化
2. 反序列化时：会在继承链中，找到离实际对象最近的一个没有实现Serializable接口的父类，并调用其构造方法

• 实际的创建过程应该是 未实现Serializable接口的父类的构造方法 与 实现了Serializable接口的子类的ObjectStreamClass(描述了class对象结构)，一同完成对象的创建。

    // java自带Serializable，通过obj序列化成字节数组，再反序列实现clone
    public PrototypeMember deepCloneBySerializable(){
        try {
            ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
            oos.writeObject(this);

            ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
            return (PrototypeMember) ois.readObject();
        } catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

扩展 - 反射复制

• json的实现方法即为反射，需要调用对象类的构造函数(所以性能并没有提升)

    // 使用反射完成clone浅克隆
    public PrototypeMember cloneByReflect(){
        try {
            Class clazz = this.getClass();
            PrototypeMember result = (PrototypeMember)clazz.newInstance();
            for(Field filed : clazz.getDeclaredFields()){
                filed.setAccessible(true);
                filed.set(result,filed.get(this));
            }
            return result;
        } catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    // 使用json实现深克隆
    public PrototypeMember deepCloneByJSON(){
        String json = JSONObject.toJSONString(this);
        return JSON.parseObject(json,PrototypeMember.class);
    }