这是我参与11月更文挑战的第13天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战

前言

有一个问题引发了原型模式：现在有一只羊tom 姓名为 : tom, 年龄为： 1 颜色为：白色，请编写程序创建和 tom羊属性完全相同的 10 只羊。
羊的代码：

public class sheep {
	private String name;
	private int age;
	private String color;
	public sheep(String name, int age, String color) {
		super();
		this.name = name;
		this.age = age;
		this.color = color;
	}
	/**
	 * @return name
	 */
	public String getName() {
		return name;
	}
	/**
	 * @param name 要设置的 name
	 */
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	/**
	 * @return age
	 */
	public int getAge() {
		return age;
	}
	/**
	 * @param age 要设置的 age
	 */
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
	/**
	 * @return color
	 */
	public String getColor() {
		return color;
	}
	/**
	 * @param color 要设置的 color
	 */
	public void setColor(String color) {
		this.color = color;
	}
	/* （非 Javadoc）
	 * @see java.lang.Object#toString()
	 */
	@Override
	public String toString() {
		return "sheep [name=" + name + ", age=" + age + ", color=" + color + "]";
	}
	
}

传统式方式解决

直接创建10个对象

public class client {

	public static void main(String[] args) {
		//传统的方法
				sheep sheep1 = new sheep("tom", 1, "白色");
				
				sheep sheep2 = new sheep(sheep1.getName(), sheep1.getAge(), sheep1.getColor());
				sheep sheep3 = new sheep(sheep1.getName(), sheep1.getAge(), sheep1.getColor());
				sheep sheep4 = new sheep(sheep1.getName(), sheep1.getAge(), sheep1.getColor());
				sheep sheep5 = new sheep(sheep1.getName(), sheep1.getAge(), sheep1.getColor());
				//....
				
				System.out.println(sheep1);
				System.out.println(sheep2);
				System.out.println(sheep3);
				System.out.println(sheep4);
				System.out.println(sheep5);

	}

}

优缺点分析：
- 优点是比较好理解，简单易操作。
- 在创建新的对象时总是需要重新获取原始对象的属性，如果创建的对象比较复杂时，效率较低
- 总是需要重新初始化对象，而不是动态地获得对象运行时的状态 , 不够灵活
改进思路：
- Java 中 Object 类是所有类的根类 Object 类提供了一个 clone() 方法，该方法可以将一个 Java 对象复制一份，但是需要实现 clone 的 Java 类必须要实现一个接口 Cloneable该接口表示该类能够复制且具有复制的能力 => 原型模式

原型模式

介绍：
- 原型模式 Prototype 模式是指：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
- 原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象再创建另外一个可定制的对象无需知道如何创建的细节
- 工作原理是通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建，即对象 .
类图：
- Prototype : 原型类，声明一个克隆自己的接口
- ConcretePrototype: 具体的原型类 , 实现一个克隆自己的操作
- Client: 让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象属性一样
改进代码：

先将羊实现Cloneable，然后重写clone方法

public class Sheep1 implements Cloneable{
	private String name;
	private int age;
	private String color;
	public Sheep1 friend;
	
	public Sheep1(String name, int age, String color) {
		super();
		this.name = name;
		this.age = age;
		this.color = color;
	}
	/**
	 * @return name
	 */
	public String getName() {
		return name;
	}
	/**
	 * @param name 要设置的 name
	 */
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	/**
	 * @return age
	 */
	public int getAge() {
		return age;
	}
	/**
	 * @param age 要设置的 age
	 */
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
	/**
	 * @return color
	 */
	public String getColor() {
		return color;
	}
	/**
	 * @param color 要设置的 color
	 */
	public void setColor(String color) {
		this.color = color;
	}
	/* （非 Javadoc）
	 * @see java.lang.Object#toString()
	 */
	@Override
	public String toString() {
		return "sheep [name=" + name + ", age=" + age + ", color=" + color + "]";
	}
	
	@Override
	public Object clone() {
		Sheep1 sheep = null;
		try {
			sheep = (Sheep1)super.clone();
		} catch (Exception e) {
			// TODO: handle exception
			System.out.println(e.getMessage());
		}
		// TODO Auto-generated method stub
		return sheep;
	}

}

修改客户端Client代码

System.out.println("原型模式完成对象的创建");
		// TODO Auto-generated method stub
		Sheep1 sheep = new Sheep1("tom", 1, "白色");
		
		sheep.friend = new Sheep1("jack", 2, "黑色");
		
		Sheep1 sheep2 = (Sheep1)sheep.clone(); //克隆
		Sheep1 sheep3 = (Sheep1)sheep.clone(); //克隆
		Sheep1 sheep4 = (Sheep1)sheep.clone(); //克隆
		Sheep1 sheep5 = (Sheep1)sheep.clone(); //克隆
		
		System.out.println("sheep2 =" + sheep2 + "sheep2.friend=" + sheep2.friend.hashCode());
		System.out.println("sheep3 =" + sheep3 + "sheep3.friend=" + sheep3.friend.hashCode());
		System.out.println("sheep4 =" + sheep4 + "sheep4.friend=" + sheep4.friend.hashCode());
		System.out.println("sheep5 =" + sheep5 + "sheep5.friend=" + sheep5.friend.hashCode());

结果：

深入讨论浅拷贝和深拷贝

浅拷贝

对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。
对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值
前面我们克隆羊就是浅拷贝
浅拷贝是使用默认的 clone() 方法来实现：sheep = (Sheep) super.clone ();

深拷贝

复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象进行拷贝
深拷贝实现方式 1 ：重写 clone 方法来实现深拷贝

public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable{
	
	public String name; //String 属性
	public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型
	public DeepProtoType() {
		super();
	}
	
	
	//深拷贝 - 方式 1 使用clone 方法
	@Override
	protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
		
		Object deep = null;
		//这里完成对基本数据类型(属性)和String的克隆
		deep = super.clone(); 
		//对引用类型的属性，进行单独处理
		DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep;
		deepProtoType.deepCloneableTarget  = (DeepCloneableTarget)deepCloneableTarget.clone();
		
		// TODO Auto-generated method stub
		return deepProtoType;
	}
}

深拷贝实现方式 2 ：通过对象序列化实现深拷贝推荐

public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable{
	
	public String name; //String 属性
	public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型
	public DeepProtoType() {
		super();
	}
//深拷贝 - 方式2 通过对象的序列化实现 (推荐)
	
	public Object deepClone() {
		
		//创建流对象
		ByteArrayOutputStream bos = null;
		ObjectOutputStream oos = null;
		ByteArrayInputStream bis = null;
		ObjectInputStream ois = null;
		
		try {
			
			//序列化
			bos = new ByteArrayOutputStream();
			oos = new ObjectOutputStream(bos);
			oos.writeObject(this); //当前这个对象以对象流的方式输出
			
			//反序列化
			bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
			ois = new ObjectInputStream(bis);
			DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType)ois.readObject();
			
			return copyObj;
			
		} catch (Exception e) {
			// TODO: handle exception
			e.printStackTrace();
			return null;
		} finally {
			//关闭流
			try {
				bos.close();
				oos.close();
				bis.close();
				ois.close();
			} catch (Exception e2) {
				// TODO: handle exception
				System.out.println(e2.getMessage());
			}
		}
		
	}
}

原型模式小结

创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率
不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态
如果原始对象发生变化（增加或者减少属性），其它克隆对象的也会发生相应的变化无需修改代码
在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码
缺点：需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，需要修改其源代码，违背了 ocp 原则。

设计模式学习（三）原型模式

前言

传统式方式解决

原型模式

深入讨论 浅拷贝和深拷贝

浅拷贝

深拷贝

原型模式小结

深入讨论浅拷贝和深拷贝