设计模式学习（1）-------原型模式

先来个原型设计模式的个人理解：属于创建型设计模式（单例模式Singleton、建造者模式Builder、工厂模式Factory、原型模式Prototype）的一种。其中单例、建造者、工厂模式后面学习。原型模式其实就是复制产生对象。和new出对象比起来。性能更好，所以用得也比较广泛。实现方式就是实现Cloneable接口。调用object的clone()方法，进行浅拷贝。下面是详细介绍：

在介绍这个原型模式是什么的时候，我们先看一段代码

package prototypeDesign;

public class Book implements Cloneable{
    private String title;
    private Author author;
    private int pageNum;
    public Book clone() throws CloneNotSupportedException{
        return (Book)super.clone();//这句话是重点;
    }    
}

上面这段代码Book类实现了Cloneable接口。Book类的对象可以调用这个clone()方法生成一个新的的对象。让我想到在很多地方需要生成类实例的时候，我们可以不用new的形式来创建对象。因为上文说过，拷贝比new性能更好。我们再需要一个调用入口：

public class TestUtils {
    public static void main(String[] args) throws Exception {        
        //浅复制
        Book book = new Book();
        book.setPageNum(10);
        book.setTitle("原型模式");
        Author author = new Author();
        author.setAge(25);
        book.setAuthor(author);
        Book book1 = book.clone(); 
    }

}

就这样，根据book对象，clone一下，就生成了book1了。这就是我理解的原型模式最简单的实现。当然我们可以把book实例私有化一下，放到工具类里面，再写一个静态方法，就可以实现随用随调了。比如：

package prototypeDesign;
public class TargetUtils {
    private static Book book = new Book();
    public static Book initBook() throws CloneNotSupportedException{
        return book.clone();
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Book initBook = TargetUtils.initBook();
        Book initBook2 = TargetUtils.initBook();
        Book initBook3 = TargetUtils.initBook();        
    }
}

你看，稍微包装一下就可以用工具类的方式来创造一个Book实例了。虽然这样写代码要多一点，但是一个对象多次被new的话，用这种方式，可以提高性能，对象越复杂，差异就越明显。

现在我们再来总结一下，何为原型模式。即我们再创建一个对象的时候需要借助一个原型，而上例中book就是这个原型，当然要想clone出新实例，必须还要实现Cloneable接口。所以这里又有一个知识点需要我们去扩展，那就是Cloneable接口，需要我们去了解。

于是乎我在学习的过程中有去看了一下Cloneable接口，个人理解，这哥们就是一个标识，就像Serializable接口一样。按理说所有类都继承的Object里面就有一个clone()方法。但如果不实现一下Cloneable接口，调用clone()会抛出CloneNotSupportedException异常。没这哥们成不了事。

接下来我们来说说这个clone()方法稍微深一点的东西：关于深拷贝和浅拷贝。先把定义放这：

浅拷贝: 对简单类型的成员变量进行值的复制,对引用类型的成员变量只复制引用,不复制引用的对象.

深拷贝: 对简单类型的成员变量进行值的复制,对引用类型的成员变量也进行引用对象的复制.

来来来，上代码加以解释：

package prototypeDesign;

public class Book implements Cloneable{
    private String title;
    private Author author;
    private int pageNum;
    public Book clone() throws CloneNotSupportedException{
        return (Book)super.clone();//这句话是重点;
    }    
}

把最前面的代码再搬到这里来。这就是浅拷贝 ，Book中的pageNum是简单类型的成员变量。在克隆时对值进行了复制，Author是引用类型的成员变量，把引用地址复制给了新的实例。也就是说新生成的Book实例和原型实例的author属性所引用的是同一个内存空间。这就是浅拷贝。不知道你理解了吗？

相反深拷贝就是把Author的实例也一样拷贝一份。让新生成实例的author属性和原型实例的author属性指向不同的内存空间。通常我们clone()都是浅拷贝。如果需要实现深拷贝，我们可以对引用类型的属性再拷贝一份，如果遇到里面还有引用类型的，就需要再浅拷贝一次，然后通过set方法装载进去。还有一种就是通过序列化，再反序列化实现。

针对深拷贝，上点代码说明一下

package prototypeDesign;
public class Author implements Cloneable{
    private int age;
    public Author clone() throws CloneNotSupportedException{
        return (Author)super.clone();
    }
    //省略了set和get方法
}

package prototypeDesign;
public class TargetUtils {
    private static Book book = new Book();
    public static Book initBook() throws CloneNotSupportedException{
        Book book1 = book.clone();
        book1.setAuthor(book.getAuthor().clone());
        return book1;
    }
}

看看上面的两段代码，把Author的实例也浅拷贝了一下。然后装载如Book新实例中。当然如果Author也有引用类型的属性，那也需要像这样clone来装载进去。

再上一段通过序列化反序列化实现深拷贝的代码

public DeepBook DeepClone() throws IOException, ClassNotFoundException{
        ByteArrayOutputStream  os = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os);
        oos.writeObject(this);
        ByteArrayInputStream is = new ByteArrayInputStream(os.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is);
        return (DeepBook)ois.readObject();
    }

这种方式一样也实现了深拷贝的目的。

接下来就要开始记录再深一点东西了。

调用Object的clone()方法。是没有调用构造方法的。打开Object类可以看到

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

这是调用了c语音来实现的。是由虚拟机直接复制的内存块。所以速度比new出对象的方式要快很多。

同时又因为没有调用构造函数，所以不受权限的控制。

这个原型原型设计模式比较简单，就不特意去找源码了。这是我写的第一篇文章，很多地方写得不好，还请手下留情，有好的建议或者一些问题可以在下面留言。一起学习进步！