Java设计模式之原型模式

1. 原型模式 1.1 原型模式的定义、优缺点、应用场景

定义：用一个已经创建的实例对象作为原型，通过复制该原型对象来创建一个和原型对象相同或相似的新对象。避免了重复执行耗时耗资源的new构造函数过程

优点：

• Java自带的原型模式(implements Cloneable，然后override clone方法)基于内存二进制流的复制，在性能上比直接new一个对象更加优良

缺点：

• 需要为类配置一个clone方法
• clone方法位于类的内部，当对已有类进行改造的时候，需要修改代码，违背了开闭原则
• 当实现深克隆时，如果类的属性是一个Object，则需要对该Object进行复制。且该Object对应的类也需要实现深克隆。如此递归下去，实现很麻烦

应用场景：

• 对象之间相同或相似，即只是个别的几个属性不同的时候
• 创建对象成本较大，例如初始化时间长，占用CPU太多，或者占用网络资源太多等，需要优化资源
• 创建一个对象需要繁琐的数据准备或访问权限等，需要提高性能或者提高安全性
• 系统中大量使用该类对象，且各个调用者都需要给它的属性重新赋值

1.2 原型模式的结构与实现

结构：

• 具体原型类：实现Cloneable接口并override clone方法
• 通过具体原型类实例化一个对象，然后调用该对象的clone方法复制出新对象

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的属性完全相同，因为对象的属性指向的是同一个内存地址
• 深克隆：创建一个新对象，新对象的属性(非基本类型属性)也被克隆

示例如下：

public class PrototypeTest {

    public static void main(String[] args) {

        Prototype prototype1 = new Prototype("zhang_san", new DeepClone());
        Prototype prototype2 = (Prototype) prototype1.clone();
        System.out.println("prototype1和prototype2的内存地址是否一样：" + (prototype1 == prototype2));
        prototype2.setName("li_si");

    }
}

// 用于实现深克隆
class DeepClone implements Cloneable {

    public DeepClone() {

    }

    public Object clone() {

        DeepClone deepClone = null;
        try {
            deepClone = (DeepClone) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
        }
        return deepClone;
    }

}

// 具体原型类
class Prototype implements Cloneable {

    private String name;
    private DeepClone deepClone;

    public Prototype(String name, DeepClone deepClone) {
        this.name = name;
        this.deepClone = deepClone;
        System.out.println("原型对象创建成功");
    }

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

    // 用于对复制的新对象修改属性。实现相似对象的复制功能
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public DeepClone getDeepClone() {
        return this.deepClone;
    }

    public void setDeepClone(DeepClone deepClone) {
        this.deepClone = deepClone;
    }


    public Object clone() {

        Prototype prototype = null;
        try {
            // 实现浅克隆
            prototype = (Prototype) super.clone();
            // 实现深克隆
            prototype.deepClone = (DeepClone) prototype.deepClone.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println("原型对象复制失败");
        }
        System.out.println("原型对象复制成功");
        return prototype;
    }
}

运行程序，结果如下：

原型对象创建成功
原型对象复制成功
prototype1和prototype2的内存地址是否一样：false