设计模式——Prototype(原型)

在工厂模式、建造者模式等中，我们使用了不同的构造方法（各种Factory或者Builder）去代替或者说掩盖Java语言之中“new”这个操作来创建对象实例。Java中要创建一个新的对象并不一定只能靠“new”这个关键字的，我们还有“clone()”。

在接触原型模式之前，我们先来了解一下克隆一些知识：

 1.clone()方法在Java中从Object类开始就具备，并且作为原生（Native）方法出现。它默认是protected的，因此在被子类提升可见性之前，无法被外界使用。

2.所有需要进行克隆操作的类都必须实现Cloneable接口，这个接口与Serializable接口一样，没有任何需要实现的方法，仅仅是作为一个标示。

3.所有数组都实现了Cloneable接口，并且已经提升了clone()方法的可见性至public，换句话说数组对象是可以直接调用clone()方法的。

4.克隆分为浅拷贝和深拷贝两种。

浅拷贝：操作基本上可以理解为只拷贝存储于栈中的内容，包括对象中简单类型的数据、指向其他复杂对象的指针等，但是不会将指向的复杂对象也拷贝一次。换言之，浅复制仅仅复制所考虑的对象，而不复制它所引用的对象。

深拷贝：被复制对象的所有的变量都含有与原来的对象相同的值，除去那些引用其他对象的变量。那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象，而不再是原有的那些被引用的对象。换言之，深复制把重复的对象所引用的对象都复制一遍，而这种对被引用到的对象的复制叫做间接复制。

原型模式定义: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。

Prototype模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，根本无需知道任何如何创建的细节,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。

浅拷贝：

抽象原型：

public interface Prototype {
	public Object cloneMe() throws CloneNotSupportedException;
}

 

具体原型：

public class Cubic implements Prototype, Cloneable {
	double length, width, height;

	public Cubic(double length, double width, double height) {
		this.length = length;
		this.width = width;
		this.height = height;
	}

	@Override
	public Object cloneMe() throws CloneNotSupportedException {
		//调用从Object类继承的clone()方法； 
		Cubic object=(Cubic) clone();
        return object;
	}
}

       模式使用：

public class CubicTest {
	public static void main(String[] args) {
		  Cubic cubic = new Cubic(12, 20, 66);
          System.out.println("cubic的长、宽和高：");
          System.out.println(cubic.length + "," + cubic.width + ","
                      + cubic.height);
          try {
                Cubic cubicopy = (Cubic) cubic.cloneMe();
                System.out.println("cubicopy的长、宽和高：");
                System.out.println(cubicopy.length + "," + cubicopy.width + ","
                            + cubicopy.height);
          } catch (Exception e) {
        	  e.printStackTrace();
          }
	}
}

 

      深拷贝：

      具体原型：

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;

public class Goat implements Prototype, Serializable {

	StringBuffer color;

	public StringBuffer getColor() {
		return color;
	}

	public void setColor(StringBuffer color) {
		this.color = color;
	}

	@Override
	public Object cloneMe() throws CloneNotSupportedException {
		Object object = null;
		try {
			ByteArrayOutputStream outOne = new ByteArrayOutputStream();
			ObjectOutputStream outTwo = new ObjectOutputStream(outOne);
			// 将原型吸入对象输出流
			outTwo.writeObject(this);
			ByteArrayInputStream inOne = new ByteArrayInputStream(
					outOne.toByteArray());
			ObjectInputStream inTwo = new ObjectInputStream(inOne);
			// 创建新对象：原型复制品
			object = inTwo.readObject();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return object;
	}
}

        模式使用：

public class GoatTest {
	public static void main(String[] args) {
		Goat goat = new Goat();
		goat.setColor(new StringBuffer("白色的山羊"));
		System.out.println("goat 是" + goat.getColor());
		try {
			Goat goatCopyGoat = (Goat) goat.cloneMe();
			System.out.println("goatCopy是" + goatCopyGoat.getColor());
			System.out.println("goatCopy将自己的颜色改变成黑色");
			goatCopyGoat.setColor(new StringBuffer("黑色的山羊"));
			System.out.println("goat仍然是" + goat.getColor());
			System.out.println("goatCopy是" + goatCopyGoat.getColor());
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

总结：

Prototype模式中实现起来最困难的地方就是内存复制操作，所幸在Java中提供了clone()方法替我们做了绝大部分事情。在其他语言之中，一种比较简单的方法是可以考虑使用序列化技术（Serilization）来完成对象的复制。

 在Java语言中clone()方法完成的是浅拷贝的克隆，如果需要深拷贝，也可以考虑使用序列化来完成，当然这样比起Native的clone()方法来说，效率差了很多，所以更加推荐的方法是针对类中包含的复杂对象情况，重写clone()方法，多次调用父类的clone()来完成，虽然要多写不少代码，但是保证了效率。