1、原型模式
1.1、什么是原型模式
- 定义：原型设计模式是创建模式的一种，因此它提供了一种对象创建机制。它允许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相同或相似的新对象。
- 提问：假设你有一个对象，并且想要创建它的一个副本，你会怎么做？
聪明的你很快就会想到克隆，克隆比我们直接去new一个对象要更加优良。Java 中的 Object 类提供了浅克隆的 clone() 方法，具体原型类只要实现 Cloneable 接口就可实现对象的克隆。Cloneable 只是一个标志接口而已，用来标志该类是否有克隆功能，这么设计也是历史的选择。Joshua Bloch认为克隆数组很快，但是java的Cloneable并不是一个完美的设计。
原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆，也叫浅拷贝和深拷贝。
1）浅拷贝：就是尽可能的少复制。它是对“主”对象的拷贝，它不会拷贝“主”对象深层次的可变对象，只做第一层的拷贝。深层次的可变对象会受影响。
2）深拷贝：就是复制一切。深拷贝相比于浅拷贝速度慢并且开销大，但是拷贝前后两个对象互不影响。
使用对象属性的浅拷贝还是深拷贝取决于需求及其设计决策。
//java ArrayList 中就有clone的实现，重写了clone方法，这是一个浅拷贝，也就是ArrayList如果是可变对象，那赋值的也只是引用
public Object clone() {
try {
ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn't happen, since we are Cloneable
throw new InternalError();
}
}
1.2、模式的优缺点
- 优点
java提供了对象的clone方法,比直接new一个对象更加优良。比如：比如我们有一个从数据库加载数据的对象。现在我们需要在我们的程序中多次修改这些数据，所以使用new关键字创建对象并再次从数据库中加载所有数据并不是一个好主意。
更方便的处理复杂的对象，获得继承的替代方案。
- 缺点
克隆深层次引用的复杂对象比较麻烦。
克隆方法位于类的内部，对已有类的改造需要修改代码，违背了开闭原则。
1.3、创建的方式
我们先来看一个案例：在学生时代，我们都梦想着拿各种奖项，每当自己拿到荣誉证书都非常开心。这种证书一般都格式比较固定。比如：
按这种模板来的话，其他信息几乎一致。只有名称需要改动。这时候我们用原型模式是非常方便的。
public class prototypeDemo {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Diploma dma = new Diploma("张三", "一", "Oracle", "10", "10");
System.out.println(dma.toString());
//原型模式，提供一个clone方法，只需要改变名称，其他完全一致！
Diploma dma2 = (Diploma) dma.clone();
dma2.setName("李四");
System.out.println(dma2.toString());
}
}
//奖状模板
class Diploma implements Cloneable{
String name; //姓名
String term; //学期
String school; //学校
String month; //颁发月份
String date; //颁发日期
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Diploma(String name,String term,String school,String month,String date){
this.name = name;
this.term = term;
this.school = school;
this.month = month;
this.date = date;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return (Diploma)super.clone();
}
@Override
public String toString() {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append(this.name+"_同学:\n");
sb.append(" 在2020-2021年度第"+this.term+"学期，因平时与同学团结友爱、对学习认\n");
sb.append("真努力、对老师尊师守纪，经所有同学与老师的认证，被评为：\n");
sb.append(" 三好学生\n");
sb.append("\n特发次奖，以兹鼓励\n");
sb.append(" "+this.school+"中心学校\n");
sb.append(" "+" 二零二零年"+this.month+"月"+this.date+"日");
return sb.toString();
}
}
案例效果：
对于浅拷贝，使用clone方式还是比较方便的，虽然clone方法可以自己完成深拷贝，但是比较麻烦。有了序列化之后，使用序列化做深拷贝更简单。
1.4、总结及建议
原型模式的应用场景：
1）创建对象成本比较大(比如：初始化时间比较长，占用太多的CPU资源等)，新的对象可以通过原型模式对已有对象进行赋值来获取，如果相似对象，则可以对其成员变量稍作修改即可。
2）系统想保存对象的状态，而对象的状态变化很小，或者对象占用内存较少的，可以使用原型模式配合备忘录模式来实现。
3）逃避构造函数的约束。
