设计模式之原型模式与深拷贝、浅拷贝

原型模式

基本概念

使用一个已经创建的对象作为原型，通过复制该对象来创建一个新的该类型的对象。Java自带原型模式，通过实现Cloneable接口实现，这种创建对象的方式比new对象的效率更高。

原型模式通常用来保存对象某一过程中的状态，以实现在必要的时候撤销对对象的更改。

此方法的缺陷：

1. 每一个类都需要实现clone()方法，而clone()方法位于类内部，当需要对类代码进行修改时，此方法也需要修改。
2. 当需要深克隆时，此类中的每一个引用类型对象都需要支持深克隆，实现较麻烦。

模式的实现

1. 创建原型类，实现Cloneable接口，并重写clone()方法

   原型类的引用类型属性

   public class Member implements Cloneable{
       private int age;
       private String name;
       private double length;
   
       public Member(int age, String name, double length) {
           this.age = age;
           this.name = name;
           this.length = length;
       }
   
       @Override
       protected Member clone() throws CloneNotSupportedException {
           Member res = (Member) super.clone();
           return res;
       }
   
       public int getAge() {
           return age;
       }
   
       public void setAge(int age) {
           this.age = age;
       }
   
       public String getName() {
           return name;
       }
   
       public void setName(String name) {
           this.name = name;
       }
   
       public double getLength() {
           return length;
       }
   
       public void setLength(double length) {
           this.length = length;
       }
   }
   

   原型类

   public class Collection implements Cloneable {
       private Member member;
       private int id;
   
       public Collection(Member member, int id) {
           this.member = member;
           this.id = id;
       }
   
       @Override
       protected Collection clone() throws CloneNotSupportedException {
           Collection res = (Collection) super.clone();
           //res.setMember(this.getMember().clone());
           return res;
       }
   
       public Member getMember() {
           return member;
       }
   
       public void setMember(Member member) {
           this.member = member;
       }
   
       public int getId() {
           return id;
       }
   
       public void setId(int id) {
           this.id = id;
       }
   }
   

2. 使用该类的clone()方法实现克隆

   public class ProtoDemo {
       public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
           Member zhangf = new Member(12, "张飞", 12.33);
           Collection coll = new Collection(zhangf, 1);
           Collection coll2 = (Collection) coll.clone();
   
           String str1="collect01\tid="+coll.getId()+"\t"+coll.getMember()+"\tmem="+coll;
           String str2="collect02\tid="+coll2.getId()+"\t"+coll2.getMember()+"\tmem="+coll2;
   
           System.out.println(str1);
           System.out.println(str2);
         
           System.out.println("=============");
           coll.getMember().setName("刘备");
           System.out.println("coll1`s name is "+coll.getMember().getName());
           System.out.println("coll2`s name is "+coll2.getMember().getName());
       }
   }
   

以上代码实现类浅拷贝，打印结果如下：

collect01	id=1	cn.sunyog.prototype.Member@e73f9ac	mem=cn.sunyog.prototype.Collection@61064425
collect02	id=1	cn.sunyog.prototype.Member@e73f9ac	mem=cn.sunyog.prototype.Collection@7b1d7fff
=============
coll1`s name is 刘备
coll2`s name is 刘备

可以看出，当修改了coll对象中member的name属性时，coll2对象中对应的次属性也跟着被修改了。如需要实现两个对象互不影响，需要实现深拷贝，即重写Collection类的clone()方法，手动修改它的所有引用类型属性。代码如下：

@Override
protected Collection clone() throws CloneNotSupportedException {
    Collection res = (Collection) super.clone();
  	//深拷贝
    res.setMember(this.getMember().clone());
    return res;
}

以上代码修改后，打印结果如下：

collect01	id=1	cn.sunyog.prototype.Member@5e2de80c	mem=cn.sunyog.prototype.Collection@1d44bcfa
collect02	id=1	cn.sunyog.prototype.Member@266474c2	mem=cn.sunyog.prototype.Collection@6f94fa3e
=============
coll1`s name is 刘备
coll2`s name is 张飞

可见两个对象的name属性互不影响，实现了深拷贝