设计模式-创建者模式-原型模式

创建者模式-原型模式

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。

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：

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。

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）：

package com.mangoubiubiu.designpattern.prototype;

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！");
        return (Realizetype)super.clone();
    }
}

PrototypeTest（测试访问类）：

package com.mangoubiubiu.designpattern.prototype;

public class PrototypeTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Realizetype realizetype=new Realizetype();
        Realizetype clone = realizetype.clone();
        System.out.println("对象r1和r2是同一个对象？" + (realizetype == clone));
    }
}

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2022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("派大星");

        //复制奖状
        Citation c2 = c1.clone();
        //将奖状的名字修改海绵宝宝
        c2.setName("海绵宝宝");

        c1.show();
        c2.show();
    }
}

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。

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();
    }
}

说明：

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。

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：

package com.mangoubiubiu.designpattern.prototype.skl;


import java.io.*;

public class CitationTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        String path="E:\\w.txt";
        Citation c1 = new Citation();
        Student stu = new Student("张三", "西安");
        c1.setStudent(stu);

//        //复制奖状
//        Citation c2 = c1.clone();
//        //获取c2奖状所属学生对象
//        Student stu1 = c2.getStudent();
//        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();
        printObject(c1,path);
        Citation clone = (Citation)getObject(path);
        Student student = clone.getStudent();
        student.setName("李四");
        c1.show();
        clone.show();
        System.out.println("stu和stu1是同一个对象？" + (stu == student));

    }

    public static void printObject(Object o,String path) throws  Exception{
        File file=new File(path);
        if(file.exists())
            file.delete();
        ObjectOutputStream outputStream=new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(path));
        outputStream.writeObject(o);
        outputStream.close();
    }

    public static Object getObject(String path) throws Exception{
        ObjectInputStream inputStream=new ObjectInputStream(new FileInputStream(path));
        Object o = inputStream.readObject();
        inputStream.close();
        File file=new File(path);
        if(file.exists())
            file.delete();
        return o;
    }

}

深克隆成功，两个student不是同一个对象，对象里面的属性也被克隆了。