详解设计模式：原型模式

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2023-09-23 16:51 46阅读 0赞

> 原型模式（Prototype Pattern） ，是 GoF 的 23 种设计模式的一种，是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。属于创建型模式，提供创建对象的最佳方式。
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> 原型（Prototype），在制造业中通常是指大批量生产开始之前研发出的概念模型，并基于各种参数指标对其进行检验，如果达到了质量要求，即可参照这个原型进行批量生产。原型模式达到以原型实例创建副本实例的目的即可，并不需要知道其原始类，也就是说，原型模式可以用对象创建对象，而不是用类创建对象，以此达到效率的提升。
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> 本篇内容包括：关于原型模式、原型模式-浅拷贝实现、原型模式-深拷贝实现

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### 文章目录 ###

*   *  一、关于原型模式
     *   *   *  1、关于原型模式
             *  2、关于原型模式的构成
             *  3、浅拷贝与深拷贝
     *  二、原型模式-浅拷贝实现
     *   *   *  1、浅拷贝
             *  2、浅拷贝实现
     *  三、原型模式-深拷贝实现
     *   *   *  1、深拷贝
             *  2、深拷贝实现（序列化方式）

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## 一、关于原型模式 ##

#### 1、关于原型模式 ####

原型模式（Prototype Pattern） ，是 GoF 的 23 种设计模式的一种，是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。属于创建型模式，提供创建对象的最佳方式。

原型（Prototype），在制造业中通常是指大批量生产开始之前研发出的概念模型，并基于各种参数指标对其进行检验，如果达到了质量要求，即可参照这个原型进行批量生产。原型模式达到以原型实例创建副本实例的目的即可，并不需要知道其原始类，也就是说，原型模式可以用对象创建对象，而不是用类创建对象，以此达到效率的提升。

#### 2、关于原型模式的构成 ####

原型模式包含如下角色：

*  抽象原型类（Prototype）：规定了具体原型对象必须实现的 clone() 方法。抽象原型类是定义具有克隆自己的方法接口，是所有具体原型类的公共父类，可以是抽象类，也可以是接口。
 *  具体原型类（ConcretePrototype）：实现抽象原型类的 clone() 方法，它是可被复制的对象。
 *  访问类（Client）：使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。

#### 3、浅拷贝与深拷贝 ####

原型模式的使用需要注意浅拷贝与深拷贝的问题

*  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。

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## 二、原型模式-浅拷贝实现 ##

#### 1、浅拷贝 ####

浅拷贝，即调用 clone 对象拷贝内存中的数据时，要注意拷贝的是基础数据类型，对于数组，集合，自定义类等引用数据类型仅拷贝地址，会造成所有的对象都持有同一个内存地址的引用成员。

*  基础数据类型：如果类中全部是基础数据类型，使用 clone 可以将该类完整的复制一份；
 *  引用数据类型：如果类中有引用类型成员，只是拷贝该成员的地址，所有的拷贝创建的原型模式实例对象都持有同一个引用，如果修改该引用成员的值，所有的原型对象实例的值都会跟着修改；

#### 2、浅拷贝实现 ####

\# Cloneable 抽象原型类

Java 中的 Object 类中提供了 clone() 方法来实现浅克隆。 Cloneable 接口是可以看作抽象原型类，而实现了 Cloneable 接口的子实现类就是具体的原型类

\# Realizetype 具体原型类

public class Realizetype implements Cloneable {
        
    
        private Integer a;
        private Integer b;
    
        public Integer getA() {
        
            return a;
        }
    
        public void setA(Integer a) {
        
            this.a = a;
        }
    
        public Integer getB() {
        
            return b;
        }
    
        public void setB(Integer b) {
        
            this.b = b;
        }
    
        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();
        }
    }

\# Client 访问测试类

public class Client {
        
    
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        
            Realizetype r1 = new Realizetype();
            r1.setA(10);
            r1.setB(11);
            Realizetype r2 = r1.clone();
    				// 两者数据分别为 false 和 true 对象都持有同一个内存地址的引用成员
            System.out.println("对象r1和r2是同一个对象？" + (r1 == r2));
            System.out.println("对象r1和r2是同一个对象？" + (r1.getA() == r2.getA()));
        }
    }

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## 三、原型模式-深拷贝实现 ##

#### 1、深拷贝 ####

深拷贝，深拷贝时需要在 clone 方法中 , 调用引用数据类型本身的 clone 对象 , 在将其赋值给被拷贝的原型模式实例对象。

实现深拷贝有两种方法：

*  序列化该对象，然后反序列化回来，就能得到一个新的对象了。
    
    序列化：将对象写入到IO流中； 反序列化：从IO流中恢复对象 序列化机制允许将实现序列化的java对象转化为字节序列，这些字节序列可以保存到磁盘或者网络传输上，以达到以后恢复成原来的对象，序列化机制使得对象可以脱离程序的运行而独立存在。
 *  继续利用 `clone()` 方法，对该对象的引用类型变量再实现一次 `clone()` 方法。

#### 2、深拷贝实现（序列化方式） ####

这里我们使用序列化的方式来实现深拷贝

\# Realizetype 实现 Serializable 序列化接口

\# Client

import java.io.*;
    
    public class Client {
        
    
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, IOException, ClassNotFoundException {
        
            Realizetype r1 = new Realizetype();
            r1.setA(10);
            r1.setB(11);
    
            //创建对象输出流对象
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("/Users/lizhengi/test/b.txt"));
            //将c1对象写出到文件中
            oos.writeObject(r1);
            oos.close();
    
            //创建对象出入流对象
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("/Users/lizhengi/test/b.txt"));
            //读取对象
            Realizetype r2  = (Realizetype) ois.readObject();
    
          	// 两者数据都为 false 说明对象持有不同的内存地址的引用成员，完成深拷贝
            System.out.println("对象r1和r2是同一个对象？" + (r1 == r2));
            System.out.println("对象r1和r2是同一个对象？" + (r1.getA() == r2.getA()));
        }
    }