Java设计模式（五）原型模式

原型模式

定义

是指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
调用者不需要知道创建细节，不调用构建函数
属于创建型模式
           

原型模式的核心在于拷贝原型对象。以系统中已经存在的一个对象为原型，直接基于内存二进制流进行拷贝，无需在经历耗时的对象初始化过程（不调用构造函数），性能提升许多。当对象的构建比较耗时时，可以利用当前系统中已经存在的对象作为原型，对其进行克隆，从而躲避初始化过程，使得新对象的创建时间大大较少。

适用场景

1. 类初始化小号资源较多
2. new产生一个对象需要非常繁琐的过程(数据准备，访问权限等)
3. 构造函数比较复杂
4. 循环体中生产大量对象
           

原型模式的通用写法

public interface IPrototype<T> {
    T clone();
}


public class ConcretePrototype implements IPrototype{

    private int age;
    private String name;

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public ConcretePrototype clone() {
//        ConcretePrototype concretePrototype = new ConcretePrototype();
//        concretePrototype.setAge(this.age);
//        concretePrototype.setName(this.name);
//        return concretePrototype;

        try {
            return (ConcretePrototype) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}
           

public class BeanUtils {
    public static Object copy(Object prototype) {
        Class clazz = prototype.getClass();
        Object returnValue = null;
        try {
            returnValue = clazz.newInstance();
            for (Field field : clazz.getDeclaredFields()) {
                field.setAccessible(true);
                field.set(returnValue, field.get(prototype));
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return returnValue;
    }
}
           

通过反射调用原型中的属性，赋值到新的对象中。

原型模式之浅克隆

Cloneable接口：cloneable其实就是一个标记接口，只有实现这个接口后，然后在类中重写Object中的clone方法，然后通过类调用clone方法才能克隆成功，如果不实现这个接口，则会抛出CloneNotSupportedException(克隆不被支持)异常

public class ConcretePrototype implements Cloneable{

    private int age;
    private String name;
    private List<String> hobbies;
    

    @Override
    public ConcretePrototype clone() {
        try {
            return (ConcretePrototype) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}
           

clone方法并不是把原型对象的引用赋值为克隆对象，而是在堆中重新开辟空间，将原型对象复制过去，将新的地址返回给克隆对象。但是对于原型对象中的引用对象，复制到克隆对象中的仍然是对象的引用，其对象不会发生改变。

原型模式之深克隆

深克隆的实现友两种方式：

1. 序列化

2. json

public class ConcretePrototype implements Cloneable, Serializable {

    private int age;
    private String name;
    private List<String> hobbies;

    public ConcretePrototype deepClone(){
        try {
            ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
            oos.writeObject(this);

            ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
            return (ConcretePrototype) ois.readObject();

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}
           

优点

1. 性能优良，Java自带的原型模式是基于二进制流的拷贝，比直接new一个对象性能上提升很多
2. 可以使用深克隆方式保存对象的状态，使用原型模式将对象复制一份并将其状态保存，简化了创建对象的过程，以便需要的时候使用（例如恢复到历史某一状态），可以辅助实现撤销操作

缺点

1. 需要为每一个类配置一个克隆方法
2. 克隆方法位于类的内部，当对已有的类进行改造的时候，需要修改代码，违反开闭原则。
3. 在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码，而且当对象之间存在多重嵌套应用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现比较麻烦。