原型模式及其实例

左手的ㄟ右手 2024-03-23 22:30 83阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  前言
 *  一、原型模式
 *  二、浅拷贝与深拷贝
 *   *  1.浅拷贝
     *  2.深拷贝
 *  三、代码示例
 *  总结

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## 前言 ##

原型模式是23种设计模式中的创建型模式：  
创建型模式是设计模式中的一类，用于创建对象的方式和机制。它们提供了一种灵活的方式来实例化对象，同时隐藏了对象的创建细节，使代码更可维护、可扩展和可复用

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## 一、原型模式 ##

当我们需要创建多个相似对象时，使用原型模式是一种有效的设计模式。原型模式通过克隆现有对象来创建新的对象，避免了重复的对象创建过程，提高了性能和代码的可维护性。在软件开发中，我们经常遇到需要创建大量相似对象的情况。传统的创建对象方式是通过调用构造函数来实例化新对象，这种方式在创建复杂对象时可能会导致性能问题。此外，构造函数的参数列表可能会变得冗长，使得代码难以维护和理解。原型模式提供了一种解决方案，它基于现有对象创建新对象，而无需通过构造函数和初始化参数。

**工作原理：**  
一个对象作为原型，通过复制（克隆）来创建新的对象。在Java中，可以通过实现Cloneable接口和重写clone()方法来实现对象的克隆操作。

![在这里插入图片描述][444e6a35400046a8956ae9a7af9c9efb.png]

## 二、浅拷贝与深拷贝 ##

### 1.浅拷贝 ###

\*\*浅拷贝（Shallow Copy）：\*\*浅拷贝是创建一个克隆对象，并复制原始对象的字段值。如果字段是值类型，则复制其值；如果字段是引用类型，则复制引用，这样原始对象和克隆对象将共享相同的引用对象。浅拷贝的克隆对象与原始对象之间存在一定的关联。两者共用同一个地址，并未开辟新的内存地址。

### 2.深拷贝 ###

**深拷贝（Deep Copy）：**  
深拷贝是创建一个克隆对象，并复制原始对象的字段值，包括引用对象。深拷贝会递归地复制引用对象，使得原始对象和克隆对象完全独立，互不影响。更像是创建了一个新对象后将原对象的属性赋值给新对象，新对象有自己的内存地址，与原对象独立。

## 三、代码示例 ##

1，Address类  
它是Person类的一个属性

public class Address {
        private String city;
    
        public Address(String city) {
            this.city = city;
        }
    
        public String getCity() {
            return city;
        }
    
        public void setCity(String city) {
            this.city = city;
        }
    }

2、Person类  
实验对象，实现了Cloneable，重写clone方法

public class Person implements Cloneable{
        private String name;
        private Address address;
    
        public Person(String name, Address address) {
            this.name = name;
            this.address = address;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public Address getAddress() {
            return address;
        }
    
        public void setAddress(Address address) {
            this.address = address;
        }
    
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return super.clone();
        }
    }

3、测试类  
在下面的测试类中，分别用浅拷贝与深拷贝两种不同的方式创建了克隆对象，再与原对象做对比，来比较两种方式的不同。  
**浅克隆对象与原对象对比：** true,两者地址相同，内容相同  
**修改后的浅克隆对象与原对象对比：** true,同一地址，修改后同时变化  
**深克隆对象与原对象对比：** false，值相同但是地址不同，所以==判断错误  
**修改后的深克隆对象与原对象对比：** false 地址不同所以修改对原对象无效。  
注意：==比较的是值与地址，equals只对比其值

public class PrototypeExample {
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
            Address address = new Address("New York");
            Person person1 = new Person("John", address);
    
            // 浅拷贝
            Person person2 = (Person) person1.clone();
            System.out.println("浅拷贝地址相同：" + (person1.getAddress() == person2.getAddress()));
    
            // 修改person2的地址
            person2.getAddress().setCity("Los Angeles");
            System.out.println("浅拷贝地址同时改变：" + (person1.getAddress().getCity().equals(person2.getAddress().getCity())));
    
            // 深拷贝
            Person person3 = new Person(person1.getName(), new Address(person1.getAddress().getCity()));
            System.out.println("深拷贝地址不同：" + (person1.getAddress() == person3.getAddress()));
    
            // 修改person3的地址
            person3.getAddress().setCity("San Francisco");
            System.out.println("深拷贝地址独立：" + (person1.getAddress().getCity().equals(person3.getAddress().getCity())));
        }
    }

## 总结 ##

原型模式是一种创建型模式，通过复制现有对象来创建新对象。它提供了一种灵活、高效的对象创建方式，可以在需要大量相似对象的场景中提高性能和代码的可维护性。通过使用浅拷贝或深拷贝，原型模式可以灵活地克隆对象，使得新对象与原始对象相互独立。

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