java設計模式之原型模式

在有些系統中，存在大量的相同或相似對象的創建問題，如果用傳統的構造函數來創建對象，會比較複雜且耗時耗資源，用原型模式生成對象就很高效，就像孫悟空拔下猴毛變出很多孫悟空一樣簡單。

原型模式的定義與特點

原型(prototype)模式的定義如下:用一個已創建的實例作爲原型，通過複製該原型對象來創建一個和原型相同或相似的新對象。在這裏，原型實例指定了要創建的對象的種類。用這種方法創建對象非常高效，根本無須知道對象創建的細節。例如windows操作系統安裝通常較耗時，但是通過複製鏡像就快了很多。

原型模式的結構

由於java提供了對象的clone()方法,所以用java實現原型模式很簡單
原型模式包含以下主要角色:

1. 抽象原型類:規定了具體原型對象必須實現的接口。
2. 具體原型類:實現抽象原型類的clone()方法，它是可被複制的對象
3. 訪問類:使用具體原型類中的clone()來複制新的對象

淺度克隆的實現

淺度克隆只負責克隆按值傳遞的數據(比如基本數據類型，String類型)，而不復制它所引用的對象。換言之，所有的對其他對象的引用都仍然指向原來的對象。java中的object類提供了淺克隆的clone()方法，具體原型類只要實現cloneable接口就可以實現對象的淺克隆。cloneable接口就是抽象原型類。
代碼如下:

/**
 * 抽象原型之淺克隆
 *
 * @author Jonathan
 * @version 1.0.0
 * @date 2019/8/20 15:08
 * @since 1.0.0+
 */
public class RealizeType implements Cloneable {
    RealizeType()
    {
        System.out.println("具體原型創建成功！");
    }
    private String name;
    private List<String> list = new ArrayList<>();
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException
    {
        System.out.println("具體原型複製成功！");
        return (RealizeType)super.clone();
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public List<String> getList() {
        return list;
    }

    public void setList(List<String> list) {
        this.list = list;
    }
}

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
    RealizeType realizetype = new RealizeType();
    realizetype.setName("test1");

    List<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("1111");
    list.add("2222");
    realizetype.setList(list);

    RealizeType cloneType = (RealizeType) realizetype.clone();
    list.add("3333");
    cloneType.setName("test2");
    cloneType.setList(list);
    System.out.println(realizetype.getName());
    System.out.println(cloneType.getName());
    System.out.println(realizetype.getList());
    System.out.println(cloneType.getList());
}

淺度克隆對於基本類型和String類型的數據前後都是指向不同的地址空間的，改變一個不會影響其他的對象
但是如果包含引用類型，比如對象，數組，集合等，就只會克隆引用，結果指向同一個引用地址

深度克隆

由於淺度克隆的引用類型問題，我們引入了深度克隆的方式。
要實現深度克隆，我們必須修改clone方法

/**
 * 深度克隆
 * @return Object
 * @throws CloneNotSupportedException
 */
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException
{
    System.out.println("具體原型複製成功！");
    RealizeType cloneType = (RealizeType)super.clone();
    if(cloneType.getList() != null) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (String str:cloneType.getList()) {
            list.add(str);
        }
        cloneType.setList(list);
    }
    return cloneType;
}

原型模式的應用場景

原型模式通常使用於以下場景:

• 對象之間相同或相似,即只是個別的幾個屬性不同的時候
• 對象的創建過程比較麻煩,但複製比較簡單的時候