原型模式——浅复制与深复制

原型模式涉及一个浅复制和深复制的概念。原型模式可以简单理解为“复制”，但这个复制不是代码的复制。对同一个类，我们可以实例化new三次来“复制”，但如果在初始化的时候构造函数的执行很长，多次实例化就显得效率很低效了。那我们能否只实例化一次，然后“复制”呢？

Test test1 = new Test();
Test test2 = test1;
Test test3 = test1;

这样写吗？注意这是引用的复制，这实际上还是只有test1一个实例，test2、test3只是复制了其引用而已，如果修改了一个对象则会影响到其他的对象。这样是不符合我们要求的。这就会引出我们Java的clone方法浅复制和深复制了。

我们先来看浅复制是什么。对于要实现克隆（我们后面将浅复制和深复制统称为克隆），必须实现Cloneable接口，尽管clone方法在Object类里，但我们还是得实现Cloneable接口不然会抛出CloneNotSupportedException错误。

定义一个Resume类实现Cloneable接口，并实现Object类中的clone方法。

package day_12_prototype;

/**
 * @author turbo
 *
 * 2016年9月17日
 */
public class Resume implements Cloneable {
    private String name;
    private String sex;
    
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(String sex) {
        this.sex = sex;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Resume resume = (Resume)super.clone();
        return resume;
    }

}

客户端测试代码：

package day_12_prototype;

/**
 * @author turbo
 *
 * 2016年9月17日
 */
public class Main {

    /**
     * @param args
     * @throws CloneNotSupportedException 
     */
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Resume resume1 = new Resume();
        Resume resume2 = (Resume)resume1.clone();
        System.out.println(resume1.hashCode() + " " + resume2.hashCode());
    }

}

我们可以看看输出结果，resume2是否只是复制了resume1的引用。

看来并不是。并且我们也成功地克隆了一个对象，并不是简单地复制了引用。我们的Resume类里只有两个String基本类型，我们来看看如果有其他引用会是什么样子的。

package day_12_prototype;

/**
 * @author turbo
 *
 * 2016年9月17日
 */
public class Resume implements Cloneable {
    private String name;
    private String sex;
    private Test test = new Test(); 
    
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(String sex) {
        this.sex = sex;
    }

    public Test getTest() {
        return test;
    }

    public void setTest(Test test) {
        this.test = test;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Resume resume = (Resume)super.clone();
        return resume;
    }

}

此时我们增加了一个Test类的引用，其他代码不变，Test类里什么都没有。看看客户端代码：

package day_12_prototype;

/**
 * @author turbo
 *
 * 2016年9月17日
 */
public class Main {

    /**
     * @param args
     * @throws CloneNotSupportedException 
     */
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Resume resume1 = new Resume();
        Resume resume2 = (Resume)resume1.clone();
        System.out.println(resume1.hashCode() + " " + resume2.hashCode());
        System.out.println(resume1.getTest().hashCode() + " " + resume2.getTest().hashCode());
    }

}

这个时候对第18行的输出结果会是什么样的呢？

我们看到虽然我们对resume1进行了克隆，resume2确实也是新的引用，但由于Resume类中有了对另外一个类的引用，所以resume1和resume2对Test对象的引用还是同一个，这就是浅复制。那么如何做到连同Test对象一起克隆，而不是只复制一个引用呢？这就是深复制的概念。

我们首先对在Resume中被引用的类Test做一点改变，让它实现Cloneable接口，实现clone方法：

package day_12_prototype;

/**
 * @author turbo
 *
 * 2016年9月17日
 */
public class Test implements Cloneable{
    private String test;

    public String getTest() {
        return test;
    }

    public void setTest(String test) {
        this.test = test;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    
}

同样在Resume类中做一点微小的改变：

package day_12_prototype;

/**
 * @author turbo
 *
 * 2016年9月17日
 */
public class Resume implements Cloneable {
    private String name;
    private String sex;
    private Test test = new Test(); 
    
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(String sex) {
        this.sex = sex;
    }

    public Test getTest() {
        return test;
    }

    public void setTest(Test test) {
        this.test = test;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Resume resume = (Resume)super.clone();
        resume.test = (Test)test.clone();
        return resume;
    }

}

客户端测试代码不变：

package day_12_prototype;

/**
 * @author turbo
 *
 * 2016年9月17日
 */
public class Main {

    /**
     * @param args
     * @throws CloneNotSupportedException 
     */
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Resume resume1 = new Resume();
        Resume resume2 = (Resume)resume1.clone();
        System.out.println(resume1.hashCode() + " " + resume2.hashCode());
        System.out.println(resume1.getTest().hashCode() + " " + resume2.getTest().hashCode());
    }

}

输出结果：

这样我们就实现了对象的深复制。

说完浅复制与深复制，其实我们也就讲完了原型模式：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。为什么要通过克隆的方式来创建新的对象，也即是我们在上面提到的，每new一次都需要执行一次构造函数，如果构造函数的执行时间很长，那么多次执行这个初始化操作就实在是太低效了。