原型模式
概念:
原型设计是创建模式的一种,提供一种对象的创建机制。允许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相似的新对象
提问:假设你有一个对象,并且想要创建它的一个副本,你会怎么做?
会想到直接new一个对象。Java中的Object类提供了浅克隆的clone,具体原型类只要实现 Cloneable 接口就可实现对象的克隆。Cloneable 只是一个标志接口而已,用来标志该类是否有克隆功能.
克隆的对象可能包含一些已经修改过的属性,保留着你想克隆对象的值,而new出来的对象的属性全是一个新的对象,对应的属性没有值,所以我们还要重新给这个对象赋值。即当需要一个新的对象来保存当前对象的“状态”就靠clone方法了。
结构:
原型模式包含如下角色:
- 抽象原型类:规定了具体原型对象必须实现的的 clone() 方法。
- 具体原型类:实现抽象原型类的 clone() 方法,它是可被复制的对象。
- 访问类:使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。
实现
原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆,也叫浅拷贝和深拷贝。
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,克隆时把值复制一份。修改时不会影响其原来的值。但是对于引用类型,复制的是其引用地址,修改时连同原来的一起修改了。
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。

Java中的Object类中提供了 clone()
方法来实现浅克隆。 Cloneable 接口是上面的类图中的抽象原型类,而实现了Cloneable接口的子实现类就是具体的原型类。代码如下:
Realizetype(具体的原型类):
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
| public class Realizetype implements Cloneable {
public Realizetype() { System.out.println("具体的原型对象创建完成!"); }
@Override protected Realizetype clone() throws CloneNotSupportedException { System.out.println("具体原型复制成功!"); return (Realizetype) super.clone(); } }
|
PrototypeTest(测试访问类):
1 2 3 4 5 6 7 8
| public class PrototypeTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { Realizetype r1 = new Realizetype(); Realizetype r2 = r1.clone();
System.out.println("对象r1和r2是同一个对象?" + (r1 == r2)); } }
|
我们先来看一个案例:在学生时代,我们都梦想着拿各种奖项,每当自己拿到荣誉证书都非常开心。这种证书一般都格式比较固定。比如:
按这种模板来的话,其他信息几乎一致。只有名称需要改动。这时候我们用原型模式是非常方便的。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56
| public class prototypeDemo {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { Diploma dma = new Diploma("张三", "一", "Oracle", "10", "10"); System.out.println(dma.toString()); Diploma dma2 = (Diploma) dma.clone(); dma2.setName("李四"); System.out.println(dma2.toString()); } }
class Diploma implements Cloneable{
String name; String term; String school; String month; String date; public String getName() { return name; }
public void setName(String name) { this.name = name; }
public Diploma(String name,String term,String school,String month,String date){ this.name = name; this.term = term; this.school = school; this.month = month; this.date = date; } @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return (Diploma)super.clone(); }
@Override public String toString() { StringBuffer sb = new StringBuffer(); sb.append(this.name+"_同学:\n"); sb.append(" 在2020-2021年度第"+this.term+"学期,因平时与同学团结友爱、对学习认\n"); sb.append("真努力、对老师尊师守纪,经所有同学与老师的认证,被评为:\n"); sb.append(" 三好学生\n"); sb.append("\n特发次奖,以兹鼓励\n"); sb.append(" "+this.school+"中心学校\n"); sb.append(" "+" 二零二零年"+this.month+"月"+this.date+"日"); return sb.toString(); } }
|
案例效果:

参照:
(65条消息) 深克隆(深拷贝)和浅克隆(浅拷贝)_-R-R-的博客-CSDN博客_深克隆
模式的优缺点
java提供了对象的clone方法,比直接new一个对象更加优良。比如:比如我们有一个从数据库加载数据的对象。现在我们需要在我们的程序中多次修改这些数据,所以使用new
关键字创建对象并再次从数据库中加载所有数据并不是一个好主意。
更方便的处理复杂的对象,获得继承的替代方案。
克隆深层次引用的复杂对象比较麻烦。
克隆方法位于类的内部,对已有类的改造需要修改代码,违背了开闭原则。
使用场景
1)创建对象成本比较大(比如:初始化时间比较长,占用太多的CPU资源等),新的对象可以通过原型模式对已有对象进行赋值来获取,如果相似对象,则可以对其成员变量稍作修改即可。
2)系统想保存对象的状态,而对象的状态变化很小,或者对象占用内存较少的,可以使用原型模式配合备忘录模式来实现。