java 设计模式实战，原始模型模式之写作业，克隆以后就是新的
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文章目录
什么是原始模型模式
通过给出一个原型对象指明所要创建的对象的类型，然后通过复制这个原型对象来获取的更多的同类型的对象。
这让我不由自主的想起克隆技术，还记得克隆羊吗？我们接下来讲的内容和克隆羊不能说关系密切，只能说毫无关系。
设计模式和编程语言无关，但是二当家的依然用Java语言去实战举例。而且Java有标准的实现原始模型模式的方法。
原始模型模式中的角色
- Prototype：抽象类或者一个接口，给出具体模型需要的接口。
- ConcretePrototype：继承抽象原型模型角色，被复制的对象。
- Client：提出复制请求。
抽象原型角色（Prototype）
我们用家庭作业为抽象原型角色（Prototype）。我们这里的作业是可以抄的。大家不要学哈。
package com.secondgod.prototype;
/**
* 作业
*
* @author 二当家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
*/
public interface IHomework {
/**
* 抄一份
* @return
*/
IHomework copy();
/**
* 修改所有者
* @param owner
*/
void setOwner(String owner);
}
具体原型角色（ConcretePrototype）
我们用语文作业作为具体原型角色（ConcretePrototype）。
package com.secondgod.prototype;
import java.text.MessageFormat;
/**
* 语文作业
*
* @author 二当家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
*/
public class ChineseHomework implements IHomework {
/**
* 作业的所有者
*/
private String owner;
/**
* 作业标题/作业要求
*/
private String title;
/**
* 作业内容
*/
private String content;
public ChineseHomework(String owner, String title, String content) {
this.owner = owner;
this.title = title;
this.content = content;
}
public String getOwner() {
return owner;
}
public void setOwner(String owner) {
this.owner = owner;
}
public String getTitle() {
return title;
}
public void setTitle(String title) {
this.title = title;
}
public String getContent() {
return content;
}
public void setContent(String content) {
this.content = content;
}
public String toString() {
return MessageFormat.format("owner：{0}，title：{1}，content：{2}", owner, title, content);
}
@Override
public IHomework copy() {
ChineseHomework homework = new ChineseHomework(this.getOwner(), this.getTitle(), this.getContent());
return homework;
}
}
客户端角色（Client）
我们测试一下。
package com.secondgod.prototype;
/**
* 测试原始模型
*
* @author 二当家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 老师让写作业，大当家按时完成
IHomework homework = new ChineseHomework("大当家的", "作文-最崇拜的人", "不瞒你们说，我最崇拜的是二当家的");
// 二当家的没按时完成，决定去抄大当家的作业～
IHomework newHomework = homework.copy();
newHomework.setOwner("二当家的");
System.out.println(homework);
System.out.println(newHomework);
}
}
和我们的预期一致，Nice。二当家的竟然崇拜自己，但这是因为懒得写作业，不是真的。
使用Java内置机制实现原始模型模式
在Object类中有这样一个方法，Java中所有的类都继承自Object类，也就是说所有的类内部都可以复制自己。但是却不能直接调用别的类的克隆方法。也就是说有统一的方式，但是默认不可用。
我们改一下语文作业类，使用clone方法去尝试，克隆自己。
package com.secondgod.prototype;
import java.text.MessageFormat;
/**
* 语文作业
*
* @author 二当家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
*/
public class ChineseHomework implements IHomework {
/**
* 作业的所有者
*/
private String owner;
/**
* 作业标题/作业要求
*/
private String title;
/**
* 作业内容
*/
private String content;
public ChineseHomework(String owner, String title, String content) {
this.owner = owner;
this.title = title;
this.content = content;
}
public String getOwner() {
return owner;
}
public void setOwner(String owner) {
this.owner = owner;
}
public String getTitle() {
return title;
}
public void setTitle(String title) {
this.title = title;
}
public String getContent() {
return content;
}
public void setContent(String content) {
this.content = content;
}
public String toString() {
return MessageFormat.format("owner：{0}，title：{1}，content：{2}", owner, title, content);
}
@Override
public IHomework copy() {
try {
return (ChineseHomework) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
这时候会报错，因为我们还少做一件事。我们需要把语文作业类实现Cloneable接口，然而这个接口里没有任何抽象方法，仅仅是一个标记接口。这就像注解一样，就是为了明确声明可以克隆。
实现接口后，则可以正确运行。
package com.secondgod.prototype;
import java.text.MessageFormat;
/**
* 语文作业
*
* @author 二当家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
*/
public class ChineseHomework implements IHomework, Cloneable {
/**
* 作业的所有者
*/
private String owner;
/**
* 作业标题/作业要求
*/
private String title;
/**
* 作业内容
*/
private String content;
public ChineseHomework(String owner, String title, String content) {
this.owner = owner;
this.title = title;
this.content = content;
}
public String getOwner() {
return owner;
}
public void setOwner(String owner) {
this.owner = owner;
}
public String getTitle() {
return title;
}
public void setTitle(String title) {
this.title = title;
}
public String getContent() {
return content;
}
public void setContent(String content) {
this.content = content;
}
public String toString() {
return MessageFormat.format("owner：{0}，title：{1}，content：{2}", owner, title, content);
}
@Override
public IHomework copy() {
try {
return (ChineseHomework) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
和我们自己实现copy效果一样。clone是一个native方法，是交给本地实现的，通常是直接内存拷贝。
浅拷贝和深拷贝
浅拷贝：创建一个新对象，然后将当前对象的非静态字段复制到该新对象，如果字段是值类型的，那么对该字段执行复制；如果该字段是引用类型的话，则复制引用但不复制引用的对象。因此，原始对象及其副本引用同一个对象。
深拷贝：创建一个新对象，然后将当前对象的非静态字段复制到该新对象，无论该字段是值类型的还是引用类型，都复制独立的一份。当你修改其中一个对象的任何内容时，都不会影响另一个对象的内容。
二当家的理解方式是，浅拷贝就是仅拷贝当前对象的内容，深拷贝就是递归拷贝当前对象和当前对象的引用类型属性的内容，直到全部都是基本数据类型的属性为止。另外，仅仅使用clone方法是浅拷贝。
package com.secondgod.prototype;
/**
* 测试原始模型
*
* @author 二当家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
*/
public class Test implements Cloneable {
private Field field;
public Field getField() {
return field;
}
public void setField(Field field) {
this.field = field;
}
public Test clone() throws CloneNotSupportedException {
return (Test) super.clone();
}
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Test t = new Test();
t.setField(new Field());
Test cloneT = t.clone();
System.out.println(t == cloneT);
System.out.println(t.getField() == cloneT.getField());
}
}
class Field {
}
源对象和克隆出的新对象field属性值是同一个对象。所以是浅拷贝。
怎么实现深拷贝
- 让每个引用类型属性内部都重写clone() 方法，然后需要对所有引用类型属性都调用clone方法。
package com.secondgod.prototype;
/**
* 测试原始模型
*
* @author 二当家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
*/
public class Test implements Cloneable {
private Field field;
public Field getField() {
return field;
}
public void setField(Field field) {
this.field = field;
}
public Test clone() throws CloneNotSupportedException {
return (Test) super.clone();
}
public Test deepClone() throws CloneNotSupportedException {
Test t = new Test();
t.setField(this.getField().deepClone());
return t;
}
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Test t = new Test();
t.setField(new Field());
Test cloneT = t.clone();
System.out.println(t == cloneT);
System.out.println(t.getField() == cloneT.getField());
Test deepCloneT = t.deepClone();
System.out.println(t == deepCloneT);
System.out.println(t.getField() == deepCloneT.getField());
}
}
class Field implements Cloneable {
public Field clone() throws CloneNotSupportedException {
return (Field) super.clone();
}
public Field deepClone() throws CloneNotSupportedException {
// 没有引用类型属性
return this.clone();
}
}
这种方式需要递归每个引用类型的属性，要把他们的类都实现深拷贝，只到仅有基本数据类型为止。
- 利用序列化，这是个偷懒的办法。但是二当家的觉得更安全，如果你确定是要深拷贝，使用该方式可以防止某处漏实现clone方法，而变成不完全的深拷贝。
package com.secondgod.prototype;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;
/**
* 测试原始模型
*
* @author 二当家的白帽子 https://le-yi.blog.csdn.net/
*/
public class Test implements Cloneable, Serializable {
private static final long serialVersionUID = 5439585691441925427L;
private Field field;
public Field getField() {
return field;
}
public void setField(Field field) {
this.field = field;
}
/**
* 浅拷贝
* @return
* @throws CloneNotSupportedException
*/
public Test clone() throws CloneNotSupportedException {
return (Test) super.clone();
}
/**
* 深拷贝
* @return
* @throws IOException
* @throws ClassNotFoundException
*/
public Test deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {
// 序列化
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
oos.writeObject(this);
// 反序列化
ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
return (Test) ois.readObject();
}
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, IOException, ClassNotFoundException {
Test t = new Test();
t.setField(new Field());
Test cloneT = t.clone();
System.out.println(t == cloneT);
System.out.println(t.getField() == cloneT.getField());
Test deepCloneT = t.deepClone();
System.out.println(t == deepCloneT);
System.out.println(t.getField() == deepCloneT.getField());
}
}
class Field implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 4530741098042781181L;
}
到底使用浅拷贝还是深拷贝，要根据实际情况。但是有一点是确定的，深拷贝需要创建更多对象，占用更多内存。
尾声
最后二当家的再次声明，抄作业是不对的哦。
推荐继续阅读：java 设计模式实战，建造者模式之生产线
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