原型设计模式
克隆羊项目需求
现在有一只羊tom，姓名为: tom,年龄为：1，颜色为：白色，请编写程序创建和tom羊属性完全相同的10只羊。
传统方式
1、Sheep类
@Getter
@Setter
@ToString
@AllArgsConstructor
public class Sheep {
private String name;
private int age;
private String color;
}
2、客户端代码
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//传统的方法
Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
Sheep sheep4 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
Sheep sheep5 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
//....
System.out.println(sheep);
System.out.println(sheep2);
System.out.println(sheep3);
System.out.println(sheep4);
System.out.println(sheep5);
//...
}
}
传统的方式的优缺点:
1、优点是比较好理解，简单易操作。
2、在创建新的对象时，总是需要重新获取原始对象的属性，如果创建的对象比较复杂
时，效率较低；
3、总是需要重新初始化对象，而不是动态地获得对象运行时的状态,不够灵活；
改进的思路分析：
Java中Object类是所有类的根类，Object类提供了一个clone()方法，该方法可以将一个Java对象复制一份，但是需要实现clone的Java类必须要实现一个接Cloneable，该接口表示该类能够复制且具有复制的能力=>原型模式。
原型设计模式
基本介绍
1、原型模式(Prototype模式)是指：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型，创建新的对象；
2、原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节；
3、工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建，即对象.clone()；
4、形象的理解：孙大圣拔出猴毛，变出其它孙大圣。
原型模式原理结构图
- Prototype :原型类，声明一个克隆自己的接口；
- ConcretePrototype:具体的原型类,实现一个克隆自己的操作；
- Client:让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象(属性一样)。
原型模式解决克隆羊问题
1、Sheep类
@Getter
@Setter
@ToString
@AllArgsConstructor
public class Sheep implements Cloneable{
private String name;
private int age;
private String color;
//克隆该实例，使用默认的clone方法来完成
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Sheep sheep = (Sheep) super.clone();
return sheep;
}
}
2、Client类
public class Client {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
System.out.println("原型模式完成对象的创建");
Sheep sheep1 = new Sheep("tom", 1, "白色");
Object sheep2 = sheep1.clone();
Object sheep3 = sheep1.clone();
Object sheep4 = sheep1.clone();
Object sheep5 = sheep1.clone();
System.out.println(sheep1);
System.out.println(sheep2);
System.out.println(sheep3);
System.out.println(sheep4);
System.out.println(sheep5);
}
}
使用原型模式改进传统方式，让程序具有更高的效率和扩展性。
浅拷贝和深拷贝
浅拷贝
1、对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。
2、对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值。
3、浅拷贝是使用默认的clone()方法来实现。
sheep = (Sheep)super.clone();
深拷贝
1、复制对象的所有基本数据类型的成员变量值；
2、为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象进行拷贝；
3、深拷贝实现方式1：重写clone方法来实现深拷贝；
4、深拷贝实现方式2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)。
下面我们针对两种深拷贝实现方式代码实现：
（1）重写clone方法来实现深拷贝
深拷贝需要处理的引用类型的类：
@AllArgsConstructor
public class DeepCopyTarget {
public String className;
public String cloneName;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
通过重写clone方法来实现深拷贝：
@AllArgsConstructor
public class DeepCopy implements Cloneable, Serializable {
public String name;
public DeepCopyTarget deepCopyTarget ;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
// 1、通过父类的clone实现基本数据类型的克隆
DeepCopy deepCopy = (DeepCopy)super.clone();
// 2、对引用类型的属性，单独进行处理
deepCopy.deepCopyTarget = (DeepCopyTarget) deepCopyTarget.clone();
return deepCopy;
}
}
（2）对象序列化实现深拷贝(推荐)
深拷贝需要处理的引用类型的类：
@AllArgsConstructor
@ToString
public class DeepCopyTarget implements Serializable {
public String className;
public String cloneName;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
Note:DeepCopyTarget一定要实现Serializable接口，否则会抛出异常。
通过对象序列化实现深拷贝：
@ToString
@AllArgsConstructor
public class DeepCopy implements Cloneable, Serializable {
public String name;
public DeepCopyTarget deepCopyTarget ;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
// 1、通过父类的clone实现基本数据类型的克隆
DeepCopy deepCopy = (DeepCopy)super.clone();
// 2、对引用类型的属性，单独进行处理
deepCopy.deepCopyTarget = (DeepCopyTarget) deepCopyTarget.clone();
return deepCopy;
}
/** 通过对象的序列化实现深拷贝（推荐） */
public Object deepCone() throws IOException {
// 1、创建流对象
ByteArrayInputStream bis = null;
ObjectInputStream ois = null;
ByteArrayOutputStream bos = null;
ObjectOutputStream oos = null;
try {
// 序列化
bos = new ByteArrayOutputStream();
oos = new ObjectOutputStream(bos);
// 将当前对象以对象流的方式输出
oos.writeObject(this);
// 反序列化
bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ois = new ObjectInputStream(bis);
DeepCopy deepCopy = (DeepCopy)ois.readObject();
return deepCopy;
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
return null;
}finally {
assert bos != null;
bos.close();
assert oos != null;
oos.close();
assert bis != null;
bis.close();
assert ois != null;
ois.close();
}
}
}
原型模式总结
（1）优点
1、创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率；
2、不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态；
3、如果原始对象发生变化(增加或者减少属性)，其它克隆对象的也会发生相应的变化，无需修改代码；
4、在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码。
（2）缺点
需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，需要修改其源代码，违背了ocp原则。
