创建型-原型模式

一、介绍

原型模式（Prototype Pattern）是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。即有一个原型实例 ，基于这个原型实例产生新的实例，也就是“克隆”了。

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口Cloneable,该接口表示该类能够复制且具有复制的能力

• 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
• 原型模式是–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
• 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

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

java 的克隆是浅克隆，碰到对象引用的时候，克隆出来的对象和原对象中的引用将指向同一个对象。通常实现深克隆的方法是将对象进行序列化，然后再进行反序列化。

Spring中原型bean的创建，就是原型模式的应用

二、代码

1、实现 Cloneable 接口

public class Sheep implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    private String color;
    private String address;
    public Sheep friend; //是对象, 克隆是会如何处理
    //...省略get，set，toString，有参构造
    //克隆该实例，使用默认的clone方法来完成
    @Override
    protected Object clone()  {
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep)super.clone();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }
}

2、使用

Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
sheep.friend = new Sheep("jack", 2, "黑色");

Sheep sheep2 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆

System.out.println("sheep2 =" + sheep2 + "sheep2.friend=" + sheep2.friend.hashCode());
System.out.println("sheep3 =" + sheep3 + "sheep3.friend=" + sheep3.friend.hashCode());

通过上面的 sheep2.friend.hashCode() 和 sheep3.friend.hashCode() 是相等的，可证明 java 的 clone 的引用属性拷贝是浅拷贝，只会复制引用地址，而不会复制整个属性对象

三、浅拷贝和深拷贝

1、浅拷贝

对于数据类型是基本数据类型及string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。“string”属于Java中的字符串类型,也是一个引用类型,并不属于基本的数据类型。

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
浅拷贝是使用默认的clone()方法来实现

sheep = (Sheep) super.clone();

2、深拷贝

• 复制对象的所有基本数据类型的成员变量值

• 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(包括对象的引用类型)进行拷贝

实现方式

• 深拷贝实现方式1：重写clone方法来实现深拷贝

• 深拷贝实现方式2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)
  被引用对象继承Cloneable重新clone(）方法

public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable{

    public String name; //String 属性
    public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型
    public DeepProtoType() {
        super();
    }


    //深拷贝 - 方式 1 使用clone 方法
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {

        Object deep = null;
        //这里完成对基本数据类型(属性)和String的克隆
        deep = super.clone(); 
        //对引用类型的属性，进行单独处理
        DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep;
        deepProtoType.deepCloneableTarget  = (DeepCloneableTarget)deepCloneableTarget.clone();

        // TODO Auto-generated method stub
        return deepProtoType;
    }

    //深拷贝 - 方式2 通过对象的序列化实现 (推荐)

    public Object deepClone() {
        //创建流对象
        ByteArrayOutputStream bos = null;
        ObjectOutputStream oos = null;
        ByteArrayInputStream bis = null;
        ObjectInputStream ois = null;
        try {
            //序列化
            bos = new ByteArrayOutputStream();
            oos = new ObjectOutputStream(bos);
            oos.writeObject(this); //当前这个对象以对象流的方式输出

            //反序列化
            bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ois = new ObjectInputStream(bis);
            DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType)ois.readObject();
            return copyObj;
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
            e.printStackTrace();
            return null;
        } finally {
            //关闭流
            try {
                bos.close();
                oos.close();
                bis.close();
                ois.close();
            } catch (Exception e2) {
                System.out.println(e2.getMessage());
            }
        }
    }
}