Java設(shè)計模式之原型模式詳細解析

更新時間：2023年11月23日 10:45:59 作者：Super_Leng

這篇文章主要介紹了Java設(shè)計模式之原型模式詳細解析,原型模式就是用一個已經(jīng)創(chuàng)建的實例作為原型,通過復制該原型對象來創(chuàng)建一個和原型對象相同的新對象,需要的朋友可以參考下

一、原型模式

1. 概述

用一個已經(jīng)創(chuàng)建的實例作為原型，通過復制該原型對象來創(chuàng)建一個和原型對象相同的新對象。

2. 結(jié)構(gòu)

原型模式包含如下角色：

抽象原型類：規(guī)定了具體原型對象必須實現(xiàn)的 clone() 方法。具體原型類：實現(xiàn)抽象原型類的 clone() 方法，它是可被復制的對象。訪問類：使用具體原型類中的 clone() 方法來復制新的對象。

接口類圖如下：

在這里插入圖片描述

3. 實現(xiàn)

原型模式的克隆分為淺克隆和深克隆。

淺克?。簞?chuàng)建一個新對象，新對象的屬性和原來對象完全相同，對于非基本類型屬性，仍指向原有屬性所指向的對象的內(nèi)存地址。
深克?。簞?chuàng)建一個新對象，屬性中引用的其他對象也會被克隆，不再指向原有對象地址。

Java中的Object類中提供了 clone() 方法來實現(xiàn)淺克隆。

Cloneable 接口是上面的類圖中的抽象原型類，而實現(xiàn)了Cloneable接口的子實現(xiàn)類就是具體的原型類。

Realizetype（具體的原型類）：

public class Realizetype implements Cloneable {

    public Realizetype() {
        System.out.println("具體的原型對象創(chuàng)建完成！");
    }

    @Override
    public Realizetype clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具體原型復制成功！");

        return (Realizetype) super.clone();
    }
}

PrototypeTest（測試訪問類）：

public class PrototypeTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        //創(chuàng)建一個原型類對象
        Realizetype realizetype = new Realizetype();

        //調(diào)用Realizetype類中的clone方法進行對象的克隆
        Realizetype clone = realizetype.clone();

        System.out.println("原型對象和克隆出來的是否是同一個對象？" + (realizetype == clone));
    }
}

運行結(jié)果為：

在這里插入圖片描述

4. 案例

用原型模式生成“三好學生”獎狀

同一學校的“三好學生”獎狀除了獲獎人姓名不同，其他都相同，可以使用原型模式復制多個“三好學生”獎狀出來，然后在修改獎狀上的名字即可。

在這里插入圖片描述

獎狀類：

public class Citation implements Cloneable {
    private String name;

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

    public String getName() {
        return (this.name);
    }

    public void show() {
        System.out.println(name + "同學：在2020學年第一學期中表現(xiàn)優(yōu)秀，被評為三好學生。特發(fā)此狀！");
    }

    @Override
    public Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Citation) super.clone();
    }
}

測試訪問類：

public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Citation c1 = new Citation();
        c1.setName("張三");

        //復制獎狀
        Citation c2 = c1.clone();
        //將獎狀的名字修改李四
        c2.setName("李四");

        c1.show();
        c2.show();
    }
}

運行結(jié)果為：

在這里插入圖片描述

5 使用場景

對象的創(chuàng)建非常復雜，可以使用原型模式快捷的創(chuàng)建對象。
性能和安全要求比較高。

6 擴展（深克隆）

將上面的“三好學生”獎狀的案例中Citation類的name屬性修改為Student類型的屬性。

獎狀類：

public class Citation implements Cloneable {
    private Student stu;

    public Student getStu() {
        return stu;
    }

    public void setStu(Student stu) {
        this.stu = stu;
    }

    void show() {
        System.out.println(stu.getName() + "同學：在2020學年第一學期中表現(xiàn)優(yōu)秀，被評為三好學生。特發(fā)此狀！");
    }

    @Override
    public Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Citation) super.clone();
    }
}

學生類：

public class Student {
    private String name;
    private String address;

    public Student(String name, String address) {
        this.name = name;
        this.address = address;
    }

    public Student() {
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public String getAddress() {
        return address;
    }

    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }
}

測試類：

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

        Citation c1 = new Citation();
        Student stu = new Student("張三", "西安");
        c1.setStu(stu);

        //復制獎狀
        Citation c2 = c1.clone();
        //獲取c2獎狀所屬學生對象
        Student stu1 = c2.getStu();
        stu1.setName("李四");

        //判斷stu對象和stu1對象是否是同一個對象
        System.out.println("stu和stu1是同一個對象？" + (stu == stu1));

        c1.show();
        c2.show();
    }
}

運行結(jié)果為：

在這里插入圖片描述

說明： ? stu對象和stu1對象是同一個對象，就會產(chǎn)生將stu1對象中name屬性值改為“李四”，兩個Citation（獎狀）對象中顯示的都是李四。

這就是淺克隆的效果，對具體原型類（Citation）中的引用類型的屬性進行引用的復制。

這種情況需要使用深克隆，而進行深克隆需要使用對象流。

public class CitationTest1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Citation c1 = new Citation();
        Student stu = new Student("張三", "西安");
        c1.setStu(stu);

        //創(chuàng)建對象輸出流對象
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\b.txt"));
        //將c1對象寫出到文件中
        oos.writeObject(c1);
        oos.close();

        //創(chuàng)建對象出入流對象
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\b.txt"));
        //讀取對象
        Citation c2 = (Citation) ois.readObject();
        //獲取c2獎狀所屬學生對象
        Student stu1 = c2.getStu();
        stu1.setName("李四");

        //判斷stu對象和stu1對象是否是同一個對象
        System.out.println("stu和stu1是同一個對象？" + (stu == stu1));

        c1.show();
        c2.show();
    }
}

運行結(jié)果為：

在這里插入圖片描述