软件构造第八章

Posted 2021-12-11 anzhaochong

近期在做实验时遇到需要对程序改造支持原型模式的需求，将其中的经验整理在这里。

原型模式使得程序支持clone，通过clone()而非new的方法生成对象，不能使用简单的super.clone()进行浅拷贝，因为对于引用类型的属性，浅拷贝使得两个引用指向同一个对象，当clone后的对象对这个属性进行修改之后，也使得原对象中的这个属性修改，导致意外的错误。

浅拷贝：对一个对象进行clone生成新的对象，新的对象要开辟一块新的内存来存储，新对象中的基本类型属性和String类型属性都会开辟新的空间存储，但是如果是引用类型的属性，那这个引用类型的属性还是指向原对象的引用属性内存，当对新的对象或原对象的引用属性做出改变的时候，两方的引用属性类型的值同时做出改变。

而Object中的clone方法默认是浅拷贝，所以对于集合类浅拷贝之后，两个对象的内存地址不同，但是集合内对象指向同一地址，所以修改集合对象中的元素时会引发问题，但进行新增或删除就不会影响对方，因为这相当于是对数组做出的改变，clone对象新生成了一个数组。如对于一个 Map<Integer, Set<E>>类型，map在clone之后的clonemap中的set仍指向map中的set，而其中的set是可变类型，所以clonemap的修改会影响到map中的set。

回到程序中，以实现了对circularorbit 的clone()方法为例说明应该何时使用clone的deep clone和shallow clone，首先看circularorbit中的属性如下：

ConcreteCircularorbit属性　　

进行浅拷贝之后，因为L中心物体类型、E轨道物体类型以及Track<E>轨道类型都是不可变类，所以无需进行deep clone，在重写的clone方法中，需要对objOnTrack以及fsGraph进行deep clone，如下：

ConcreteCircularorbit中clone方法

其中对于objOnTrack这个map类型的属性，map的value是set<E>，set集合中装的是E轨道物体类型不可变类，但是set是可变的，在clone后的类中对set的一些操作可能影响到原属性，所以需要对set进行clone。而对于fsGraph属性的clone是通过其内部的clone()方法实现的，下面看一下FriendshipGraph的内部是如何实现的clone()方法，首先看其中的属性：

FriendshipGraph属性

其中的属性dismap中的类型是String和Integer，是不可变类型，在clone类修改时，只会将自己的String和Integer指向新的对象，但是不会改变原类disamp中相应的String和Integer指向的对象，所以不需进行额外的deep clone。但是vex中的Vnode是可变的，需要deep clone。

FriendshipGraph中clone方法

对于Vnode的deep clone又是通过在Vnode类中实现的clone()方法。

Vnode中的属性

Vnode中的clone方法

由Vnode中的属性看出clone方法需要实现对Enode的deep clone，对PhysicalObject来说，它是不可变的，所以shallow clone即可。对Enode的deep clone仍是递归的到Enode类中实现clone()方法。

Enode中的属性

Enode中的clone方法

到此，没有新的可变类型引入，已到达clone序列的起点，这样就实现了ConcreteCircularorbit的clone。

而其他的基本类，由于在设计时都是不可变的类，所以内部的属性也都为基本类型，clone()方法直接沿用Object的clone()方法即可，在此不再赘述。

其他类中的clone()方法

总结：

- 浅拷贝 (Shallow Copy)：使用一个已知实例的成员变量对新创建实例的成 员变量逐个赋值。

- 深拷贝 (Deep Copy)：类的拷贝方法不仅要复制对象的所有非引用成员变量 值(简单数据类型)，还要为引用类型(对象)的成员变量创建新的实例，并且 初始化为原对象的值。

- 新对象与原对象要 相互独立，要求deep copy

- 内部的结构，都要 逐层copy，将新对象的reference指向新的内部结构。

- 如果内部只有简单数据类型的变量或 immutable的变量，则直接调用父类缺省的clone函数即可。

 

 有关Hashmap的原对象和clone对象在修改时都发生改变，但进行新增或删除就不会影响对方可见的源码分析：https://blog.csdn.net/m0_37135421/article/details/80522719