初始设计模式之原型模式

  • 原型模式是什么？
  • 原型模式怎么用？
    • 浅拷贝
    • 深拷贝
  • 原型模式再理解

一、原型模式是什么？

​ 原型模式是一种创建型设计模式，Prototype模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，根本无需知道任何如何创建的细节,工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建。

​ 它主要面对的问题是：“某些结构复杂的对象”的创建工作；由于需求的变化，这些对象经常面临着剧烈的变化，但是他们却拥有比较稳定一致的接口。

二、原型模式怎么用？

- 浅拷贝

浅拷贝是按位拷贝对象，它会创建一个新对象，这个对象有着原始对象属性值的一份精确拷贝。如果属性是基本类型，拷贝的就是基本类型的值；如果属性是内存地址（引用类型），拷贝的就是内存地址 ，因此如果其中一个对象改变了这个地址，就会影响到另一个对象。即默认拷贝构造函数只是对对象进行浅拷贝复制(逐个成员依次拷贝)，即只复制对象空间而不复制资源。

class Tag{
    
    private String name;

    Tag(String name){
        this.name = name;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "Tag [name=" + name + "]";
    }
    
} 

class Bottle implements Cloneable{
    
    private Tag tag;
    private String color;
    private Double price;
    
    Bottle(Tag tag,String color,Double price){
        this.tag = tag;
        this.color = color;
        this.price = price;
    }
    
    public Tag getTag() {
        return tag;
    }

    public void setTag(Tag tag) {
        this.tag = tag;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public Double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(Double price) {
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Bottle [tag=" + tag + ", color=" + color + ", price=" + price + "]";
    }

    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("执行拷贝");
        return super.clone();
    }
    
}

public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        Tag tag = new Tag("矿泉水");
        Bottle a = new Bottle(tag,"Blue",3.00);
        try {
            Bottle b = (Bottle)a.clone();
            System.out.println("此时不做修改:");
            System.out.println("a:"+a);
            System.out.println("b:"+b);
            b.getTag().setName("纯净水");
            b.setColor("Red");
            System.out.println("此时已经修改了引用类型和基本数据类型:");
            System.out.println("a:"+a);
            System.out.println("b:"+b);
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}
//运行结果：
/*
 *   执行拷贝
 *   此时不做修改:
 *   a:Bottle [tag=Tag [name=矿泉水], color=Blue, price=3.0]
 *   b:Bottle [tag=Tag [name=矿泉水], color=Blue, price=3.0]
 *   此时已经修改了引用类型和基本数据类型:
 *   a:Bottle [tag=Tag [name=纯净水], color=Blue, price=3.0]
 *   b:Bottle [tag=Tag [name=纯净水], color=Red, price=3.0]
**/

简单说明：原型类需要实现Cloneable接口并重写，clone()方法。我们看以上程序运行结果可以验证，引用类型Tag类在修改时，原型对应的值也跟随改变；而拷贝后的对象的基础数据类型改变后，原型并未跟随改变。

- 深拷贝

深拷贝，在拷贝引用类型成员变量时，为引用类型的数据成员另辟了一个独立的内存空间，实现真正内容上的拷贝。

class Tag implements Cloneable{
    
    private String name;

    Tag(String name){
        this.name = name;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "Tag [name=" + name + "]";
    }
    
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("执行拷贝");
        return super.clone();
    }
    
} 

class Bottle implements Cloneable{
    
    private Tag tag;
    private String color;
    private Double price;
    
    Bottle(Tag tag,String color,Double price){
        this.tag = tag;
        this.color = color;
        this.price = price;
    }
    
    public Tag getTag() {
        return tag;
    }

    public void setTag(Tag tag) {
        this.tag = tag;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public Double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(Double price) {
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Bottle [tag=" + tag + ", color=" + color + ", price=" + price + "]";
    }

    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("执行拷贝");
        Bottle bottle = (Bottle)super.clone();
        bottle.tag = (Tag)tag.clone();
        return bottle;
    }
    
}

public class Application {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Tag tag = new Tag("矿泉水");
        Bottle a = new Bottle(tag,"Blue",3.00);
        Bottle b = (Bottle)a.clone();
        System.out.println("此时不做修改:");
        System.out.println("a:"+a);
        System.out.println("b:"+b);
        b.getTag().setName("纯净水");
        b.setColor("Red");
        System.out.println("此时已经修改了引用类型和基本数据类型:");
        System.out.println("a:"+a);
        System.out.println("b:"+b);
    }

}
/*运行结果：
 *
 *   执行拷贝
 *   此时不做修改:
 *   a:Bottle [tag=Tag [name=矿泉水], color=Blue, price=3.0]
 *   b:Bottle [tag=Tag [name=矿泉水], color=Blue, price=3.0]
 *   此时已经修改了引用类型和基本数据类型:
 *   a:Bottle [tag=Tag [name=矿泉水], color=Blue, price=3.0]
 *   b:Bottle [tag=Tag [name=纯净水], color=Red, price=3.0]
 *
*/

简单说明：与浅拷贝相比，引用类型的值并不会影响到其他对象。在代码上，则是对引用类型也实现了Cloneable接口，并重写clone()方法。并在Bottle类的clone()方法里进行了Tag类的clone()方法的调用。关于深拷贝还有其他的实现方法，但在这里没有写出。

三、原型模式再理解

浅拷贝

深拷贝

可以考虑使用的场景：

  1. 在需要一个类的大量对象的时候，使用原型模式是最佳选择，因为原型模式是在内存中对这个对象进行拷贝，要比直接new这个对象性能要好很多，在这种情况下，需要的对象越多，原型模式体现出的优点越明显。
  2. 如果一个对象的初始化需要很多其他对象的数据准备或其他资源的繁琐计算，那么可以使用原型模式。
  3. 当需要一个对象的大量公共信息，少量字段进行个性化设置的时候，也可以使用原型模式拷贝出现有对象的副本进行加工处理。

以上就是全部内容，如有错误，欢迎交流指正。

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