【设计模式】5.原型模式

待我称王封你为后i 2024-03-26 15:12 29阅读 0赞

## 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。

## 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：  
![image.png][]

## 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）：**

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）：**

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

## 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：

![image.png][image.png 1]

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();
        }
    }
    
    //测试访问类
    public class CitationTest {
        
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        
            Citation c1 = new Citation();
            c1.setName("张三");
    
            //复制奖状
            Citation c2 = c1.clone();
            //将奖状的名字修改李四
            c2.setName("李四");
    
            c1.show();
            c2.show();
        }
    }

## 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。

## 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();
        }
    }

运行结果为：

![image.png][image.png 2]

说明：

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：

public class CitationTest1 {
        
        public static void main(String[] args) throws Exception {
        
            Citation c1 = new Citation();
            Student stu = new Student("张三", "西安");
            c1.setStu(stu);
    
            //创建对象输出流对象
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\b.txt"));
            //将c1对象写出到文件中
            oos.writeObject(c1);
            oos.close();
    
            //创建对象出入流对象
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\b.txt"));
            //读取对象
            Citation c2 = (Citation) ois.readObject();
            //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();
        }
    }

运行结果为：

![image.png][image.png 3]

> 注意：Citation类和Student类必须实现Serializable接口，否则会抛NotSerializableException异常。

[image.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/26/97b53438833b4654b34af18ba9e91136.png
[image.png 1]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/26/e6889317713c4b9aa21574ccf86c62b6.png
[image.png 2]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/26/9953d225cb874e7db0b163863c41b5c3.png
[image.png 3]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/26/307087f0455d40c6bd920ee8a725f7cf.png