原型模式（Prototype）

原型模式.png

定义：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者相似的新对象。

优点：

  • Java自带的原型模式基于内存二进制流的复制，复制比new一个对象更加高效。
  • 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，并将其状态保存起来，简化了创建对象的过程，以便在需要的时候使用（例如恢复到历史某一状态），可辅助实现撤销操作。

缺点：

  • 需要给每一个类配置一个clone方法。
  • clone方法位于类的内部，对类改造，修改类的代码，违背开闭原则。
  • 深克隆时，当对象之间存在多重嵌套时，每一层都必须支持深克隆，实现会比较麻烦。

原型模式的实现

原型模式的实现分为浅克隆和深克隆。

  • 浅克隆：创建一个新对象，新对象的属性和原来对象完全相同，对于非基本类型属性，仍指向原有属性所指向的对象的内存地址。

  • 深克隆：创建一个新对象，属性中引用的其他对象也会被克隆，不再指向原有对象地址。

浅克隆

package com.yang.prototype;

import lombok.Data;

/**
 * Order 订单类 
 * 属性 serialNumber 基础类型 编码
 * 属性 Product      引用类型 产品
 */
@Data
public class Order implements Cloneable {
    int serialNumber = 1;
    Product product = new Product();

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}


package com.yang.prototype;

import lombok.Data;

/**
 * Product 产品类
 * 属性 productName 产品名称
 */
@Data
public class Product {
    String productName = "iphone11";
}

测试

package com.yang.prototype;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Order order = new Order();
        System.out.println(order);

        Order orderClone = (Order) order.clone();
        System.out.println(orderClone);

        System.out.println(order == orderClone);
        System.out.println(order.getProduct() == orderClone.getProduct());
    }
}


Order(serialNumber=1, product=Product(productName=iphone11))
Order(serialNumber=1, product=Product(productName=iphone11))
false
true

有一个订单类Order,有两个属性，一个基本类型serialNumber,另一个引用类型Product,要克隆订单类（必须满足）：

  • 实现Cloneable接口
  • 重新 clone()方法
  • 调用 订单类 clone()方法，实现克隆

结果证明：克隆对象是一个新的对象，具有自己的地址，但是引用类型参数，克隆的是它的引用地址值，下面这个例子将更具体证明这一点

package com.yang.prototype;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        
        Order order = new Order();
        System.out.println(order);

        Order orderClone = (Order) order.clone();
        orderClone.setSerialNumber(2);
        orderClone.getProduct().setProductName("iphone12");

        System.out.println(order);
        System.out.println(orderClone);

    }
}


Order(serialNumber=1, product=Product(productName=iphone11))
Order(serialNumber=1, product=Product(productName=iphone12))
Order(serialNumber=2, product=Product(productName=iphone12))

我们对克隆对象操作，修改了基础类型setSerialNumber的值，原型order不会被影响，当我们修改引用类型product的值，原型order也随之改变了。

因为克隆对象和原型指向的是同一个对象，对象值改变，自然两个都会变化。

深克隆

浅克隆往往不能满足我们的实际需要，我们想要的是两个对象的完全隔离，这样就需要做一个深克隆。

其实也很简单，对于基本类型不用管，对于引用类型，我们不希望仅仅是克隆它的地址引用，那么在克隆的时候，我们主动去克隆一份不就可以了。

基于浅克隆的例子加以修改：

  • 为引用类型Product添加克隆条件（实现Cloneable接口，重新clone方法）
package com.yang.prototype;

import lombok.Data;

/**
 * Product 产品类
 * 属性 productName 产品名称
 */
@Data
public class Product implements Cloneable {
    String productName = "iphone11";

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

修改Order克隆方法

package com.yang.prototype;

import lombok.Data;

/**
 * Order 订单类
 * 属性 serialNumber 基础类型 编码
 * 属性 Product     引用类型  商品
 */
@Data
public class Order implements Cloneable {
    int serialNumber = 1;
    Product product = new Product();

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Order order = (Order) super.clone();
        order.setProduct((Product) order.getProduct().clone());
        return order;
    }
}

测试

package com.yang.prototype;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {

        Order order = new Order();
        System.out.println(order);

        Order orderClone = (Order) order.clone();
        orderClone.setSerialNumber(2);
        orderClone.getProduct().setProductName("iphone12");

        System.out.println(order);
        System.out.println(orderClone);

    }
}

Order(serialNumber=1, product=Product(productName=iphone11))
Order(serialNumber=1, product=Product(productName=iphone11))
Order(serialNumber=2, product=Product(productName=iphone12))

达到深克隆效果

总结
在使用原型模式的时候需要注意是深克隆还是浅克隆，避免造成安全隐患。

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