Java设计模式之原型模式

原型模式(Prototype) 
一、概述 
二、结构 
三、浅度克隆和深度克隆 
　浅度克隆 
　深度克隆一、概述 
　定义：原型模式属于对象的创建模式。通过给出一个原型对象来指明所有创建的对象的类型，然后用复制这个原型对象的办法创建出更多同类型的对象。简言之：就是复制粘贴。这就是原型模式的用意。 
　二、结构原型模式主要用于对象的复制，它的核心是就是类图中的原型类Prototype。Prototype类需要具备以下两个条件：1、实现Cloneable接口。在java语言有一个Cloneable接口，它的作用只有一个，就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出 CloneNotSupportedException异常。2、重写Object类中的clone方法。Java中，所有类的父类都是 Object类，Object类中有一个clone方法，作用是返回对象的一个拷贝，但是其作用域protected类型的，一般的类无法调用，因 此，Prototype类需要将clone方法的作用域修改为public类型。三、浅度克隆和深度克隆 
　　浅度克隆 
　　只负责克隆按值传递的数据（比如基本数据类型、String类型），而不复制它所引用的对象，换言之，所有的对其他对象的引用都仍然指向原来的对象。

public class Person1  implements Cloneable{

//基本数据类型
private int age;
//String引用类型
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;
}

public Person1 clone() {
Person1 person =null;
try {
person = (Person1) super.clone();
return person;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}

}

public class Client {
public static void main(String[] args) {
Person1 p1=new Person1();
p1.setName("汤高");
p1.setAge(20);

//      Person p2=p1;//地址相同  只是把引用给了p2 指向同一个地址
//      System.out.println(p1==p2);//true
Person1 p2=p1.clone();
//拷贝  地址不同了 指向不同的地址
System.out.println("前后地址相同吗:  "+(p2==p1));
System.out.println("输出p1:" +p1.getName()+"\t"+p1.getAge());
System.out.println("输出p2:" +p2.getName()+"\t"+p2.getAge());

//修改拷贝后的对象的属性值
p2.setName("周思远");
p2.setAge(19);
System.out.println("输出p1:" +p1.getName()+"\t"+p1.getAge());
System.out.println("输出p2:" +p2.getName()+"\t"+p2.getAge());

}
}

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结果: 
前后地址相同吗: false 
输出p1:汤高 20 
输出p2:汤高 20 
输出p1:汤高 20 
输出p2:周思远 19通过上诉测试可知对于基本类型和String类型的数据前后都是指向不同的地址空间,改变一个不会影响其他的对象浅度克隆图如下 




但是如果包含引用类型比如对象、数组、集合等,就只会克隆引用，结果指向同一个引用地址

public class Person2  implements Cloneable{

//基本数据类型
private int age;
//String引用类型
private String name;
//引用类型
private List<String> friends=new ArrayList<String>();
//对象
private School school;

public School getSchool() {
return school;
}
public void setSchool(School school) {
this.school = school;
}
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;
}

public List<String> getFriends() {
return friends;
}
public void setFriends(List<String> friends) {
this.friends = friends;
}

public Person2 clone() {
Person2 person =null;
try {
person = (Person2) super.clone();
return person;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}

}

public class Client2 {
public static void main(String[] args) {
Person2 p1=new Person2();

List<String> friends=new ArrayList<String>();
friends.add("汤小高");
friends.add("周小思");
p1.setFriends(friends);

Person2 p2=p1.clone();
System.out.println(p1.getFriends());
System.out.println(p2.getFriends());

friends.add("TSY");
p1.setFriends(friends);
System.out.println(p1.getFriends());
System.out.println(p2.getFriends());

School school=new School();
school.setName("清华");

}
}

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结果： 
[汤小高, 周小思] 
[汤小高, 周小思] 
[汤小高, 周小思, TSY] 
[汤小高, 周小思, TSY]

public class Client3 {
public static void main(String[] args) {
Person2 p1=new Person2();

School school=new School();
school.setName("清华");
p1.setSchool(school);

Person2 p2=p1.clone();

System.out.println(p1.getSchool()==p2.getSchool());
System.out.println(p1.getSchool());
System.out.println(p2.getSchool());
school.setName("北大");
p1.setSchool(school);

System.out.println(p1.getSchool());//北大
System.out.println(p2.getSchool());//北大
}
}

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结果： 
true 
学校名: 清华 
学校名: 清华 
学校名: 北大 
学校名: 北大我只改变了p1 结果p2也变了 原因如下图，共享一个引用浅度克隆图如下 


这时候就需要使用深度克隆了! 
　　深度克隆 
　　除了浅度克隆要克隆的值外，还负责克隆引用类型的数据。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，深度克隆把要复制的对象所引用的对象都复制了一遍，而这种对被引用到的对象的复制叫做间接复制。 
深度克隆要深入到多少层，是一个不易确定的问题。在决定以深度克隆的方式复制一个对象的时候，必须决定对间接复制的对象时采取浅度克隆还是继续 采用深度克隆。因此，在采取深度克隆时，需要决定多深才算深。此外，在深度克隆的过程中，很可能会出现循环引用的问题，必须小心处理。要实现深度克隆 必须修改clone()方法

public class Person2  implements Cloneable{

//基本数据类型
private int age;
//String引用类型
private String name;
//引用类型
private List<String> friends=new ArrayList<String>();
//对象
private School school;

public School getSchool() {
return school;
}
public void setSchool(School school) {
this.school = school;
}
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;
}

public List<String> getFriends() {
return friends;
}
public void setFriends(List<String> friends) {
this.friends = friends;
}
//修改后的clone方法
public Person2 clone() {
try {
Person2 person = (Person2) super.clone();
if(this.getFriends()!=null){
List<String> friends=new ArrayList<String>();
for(String friend:this.getFriends()){
friends.add(friend);
}
person.setFriends(friends);
}

if(this.getSchool()!=null){
School school=new School();
school.setName(this.getSchool().getName());
person.setSchool(school);

}
return person;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}

}

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测试类同上结果： 
[汤小高, 周小思] 
[汤小高, 周小思] 
[汤小高, 周小思, TSY]结果： 
false 
学校名: 清华 
学校名: 清华 
学校名: 北大 
学校名: 清华 
我修改了p1,p2的值没有改变 原因如下深度克隆图如下 



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