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前言

本文主要学习原型模式，原型模式是一种创建对象的模式，原型实例指定创建对象的种类，通过拷贝的方式创建新的对象。

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一、介绍

原型模式，是一种对象创建型模式，使用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象，主要用于创建重复的对象同时又要求性能的情况。

二、详细分析

1.核心组成

• Prototype: 声明克隆方法的接口,是所有具体原型类的公共父类，Cloneable接口，Serializable接口；
• ConcretePrototype : 具体原型类；
• Client: 调用一个原型对象克隆自身从而创建一个新的对象。

浅拷贝

实现cloneable接口，只能拷贝基本数据类型对象

深拷贝

实现Serializable接口，自定义deepClone方法，通过二进制输入输出实现深拷贝；

2.实现步骤

1. 创建具体原型类；
2. 如果浅拷贝（只能拷贝基本类型）则实现cloneable接口，重写clone方法；如果是深拷贝（除了基本类型，还有引用类型）则实现Serializable接口，自定义序列化方法。
3. 客户端调用；

3.代码示例

浅拷贝

具体原型类，实现cloneable接口，重写clone方法：

/*** 具体原型类*/
public class Student implements Cloneable {/*** 名字*/private String name;/*** 年龄*/private int age;public Student(){System.out.println("创建学生类");}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}/*** 实现 Cloneable colone 方法* @return* @throws CloneNotSupportedException*/@Overrideprotected Student clone() throws CloneNotSupportedException {return (Student) super.clone();}}

客户端：

/*** 客户端*/
public class Client {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Student student = new Student();student.setAge(18);student.setName("王小明");Student clone = student.clone();clone.setName("韩美美");System.out.println(student.toString());System.out.println(clone.toString());}}

结果：

通过输出结果，可以发现初始化的构造方法只调用了1次。
浅拷贝存在一个问题，就是只能拷贝基本数据类型，如果使用了引用数据类型，比如集合，或者对象的时候，拷贝将出现问题，如下：
新增加课程集合：

public class Student implements Cloneable {/*** 名字*/private String name;/*** 年龄*/private int age;/*** 课程*/private List<String> clazz = new ArrayList<>();public Student(){System.out.println("创建学生类");}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public List<String> getClazz() {return clazz;}public void setClazz(List<String> clazz) {this.clazz = clazz;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +", clazz=" + clazz +'}';}/*** 实现 Cloneable colone 方法* @return* @throws CloneNotSupportedException*/@Overrideprotected Student clone() throws CloneNotSupportedException {return (Student) super.clone();}}

客户端：

public class Client {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Student student = new Student();student.setAge(18);student.setName("王小明");student.getClazz().add("语文");Student clone = student.clone();clone.setName("韩美美");clone.getClazz().add("数学");System.out.println(student.toString());System.out.println(clone.toString());}}

结果：

发现被克隆的对象的clazz列表也发生了变化，所以得出以下结论：
如果原型对象的成员变量是基本数据类型（int、double、byte、boolean、char等），将复制一份给克隆对象；如果原型对象的成员变量是引用类型，则将引用对象的地址复制一份给克隆对象，也就是说原型对象和克隆对象的成员变量指向相同的内存地址。

深拷贝

实现Serializable接口，使用二进制输入输出实现：
具体原型类：

/*** 具体原型类*/
public class Student implements Cloneable,Serializable {/*** 名字*/private String name;/*** 年龄*/private int age;/*** 课程*/private List<String> clazz=new ArrayList<>();public Student(){System.out.println("创建学生类");}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public List<String> getClazz() {return clazz;}public void setClazz(List<String> clazz) {this.clazz = clazz;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +", clazz=" + clazz +'}';}/*** 实现 Cloneable colone 方法* @return* @throws CloneNotSupportedException*/@Overrideprotected Student clone() throws CloneNotSupportedException {return (Student) super.clone();}/*** 深拷贝* @return*/protected Object deepClone(){try{// 输出 序列化ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);objectOutputStream.writeObject(this);// 输入 序列化ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray());ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);return objectInputStream.readObject();}catch (Exception e){e.printStackTrace();}return null;}}

客户端：

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Student student = new Student();student.setAge(18);student.setName("王小明");student.getClazz().add("语文");Student clone = (Student) student.deepClone();clone.setName("韩美美");clone.getClazz().add("数学");System.out.println(student.toString());System.out.println(clone.toString());}

结果：

可以看到已经解决了 浅拷贝引用类型，拷贝的问题，得出结论：
无论原型对象的成员变量是基本数据类型还是引用类型，都将复制一份给克隆隆对象。

4.优缺点

优点

• 当创建新的对象实例较为复杂时，使用原型模式可以简化对象的创建过程，可以提高新实例的创建效率；
• 可以使用深拷贝，记录保存当前的状态，随时可恢复历史。

缺点

• 需要为每一个类都配备一个克隆方法，对已有的类进行改造，需要修改源码，不符合开闭原则；
• 深拷贝实现比较复杂，当对象之间存在多重的嵌套引用时，需要对每一层对象对应的类都必须支持深克隆。

5.使用场景

• 创建的对象过于庞大的时候，可以通过拷贝对已有的对象进行拷贝，提高效率；
• 如果系统要保存对象的状态，做备用的时候可以使用拷贝，留存。

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总结

以上就是今天要讲的内容，本文介绍了原型模式的组成，实现和使用场景，并提供代码示例。