Java原型模式代码实现浅克隆和深克隆及应用场景（8）

原型模式概述

所谓原型模式，即：用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对象相同的新对象。

原型模式结构

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。

接口类图如下：

原型模式实现

原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆。

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）：

 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）：

 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)); } }

输出结果是false，表明这个r1和r2不是同一个对象，并且只有在r1创建时Realizetype的构造方法执行了一次，调用clone方法时并不会触发构造方法，而是触发实现的clone方法。

原型模式案例

用原型模式生成“三好学生”奖状

同一学校的“三好学生”奖状除了获奖人姓名不同，其他都相同，可以使用原型模式复制多个“三好学生”奖状出来，然后在修改奖状上的名字即可。

类图如下：

代码如下：

 //奖状类 public class Citation implements Cloneable { private String name;  public void setName(String name) { this.name = name; }  public String getName() { return (this.name); }  public void show() { System.out.println(name + "同学：在2020学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！"); }  @Override public Citation clone() throws CloneNotSupportedException { return (Citation) super.clone(); } }  //测试访问类 public class CitationTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { Citation c1 = new Citation(); c1.setName("张三");  //复制奖状 Citation c2 = c1.clone(); //将奖状的名字修改李四 c2.setName("李四");  c1.show(); c2.show(); } }

我们会发现，在调用c1.show();打印的学生是张三，调用c2.show();打印的学生是李四，成功实现了克隆后属性的修改。

原型模式应用场景

对象的创建非常复杂，可以使用原型模式快捷的创建对象。
性能和安全要求比较高。

原型模式扩展（深克隆）

将上面的“三好学生”奖状的案例中Citation类的name属性修改为Student类型的属性。代码如下：

 //奖状类 public class Citation implements Cloneable { private Student stu;  public Student getStu() { return stu; }  public void setStu(Student stu) { this.stu = stu; }  void show() { System.out.println(stu.getName() + "同学：在2020学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。特发此状！"); }  @Override public Citation clone() throws CloneNotSupportedException { return (Citation) super.clone(); } }  //学生类 public class Student { private String name; private String address;  public Student(String name, String address) { this.name = name; this.address = address; }  public Student() { }  public String getName() { return name; }  public void setName(String name) { this.name = name; }  public String getAddress() { return address; }  public void setAddress(String address) { this.address = address; } }  //测试类 public class CitationTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {  Citation c1 = new Citation(); Student stu = new Student("张三", "西安"); c1.setStu(stu);  //复制奖状 Citation c2 = c1.clone(); //获取c2奖状所属学生对象 Student stu1 = c2.getStu(); stu1.setName("李四");  //判断stu对象和stu1对象是否是同一个对象 System.out.println("stu和stu1是同一个对象？" + (stu == stu1));  c1.show(); c2.show(); } }

运行结果为：

从运行结果中，我们可以得知stu和stu1是同一个对象，也就是说，浅拷贝不会针对非基本类型进行拷贝，只会仍指向原有属性所指向的对象的内存地址。

说明：
stu对象和stu1对象是同一个对象，就会产生将stu1对象中name属性值改为“李四”，两个Citation（奖状）对象中显示的都是李四。这就是浅克隆的效果，对具体原型类（Citation）中的引用类型的属性进行引用的复制。这种情况需要使用深克隆，而进行深克隆需要使用对象流。代码如下：

 public class CitationTest1 { public static void main(String[] args) throws Exception { Citation c1 = new Citation(); Student stu = new Student("张三", "西安"); c1.setStu(stu);  //创建对象输出流对象 ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\Users\Think\Desktop\b.txt")); //将c1对象写出到文件中 oos.writeObject(c1); oos.close();  //创建对象出入流对象 ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\Users\Think\Desktop\b.txt")); //读取对象 Citation c2 = (Citation) ois.readObject(); //获取c2奖状所属学生对象 Student stu1 = c2.getStu(); stu1.setName("李四");  //判断stu对象和stu1对象是否是同一个对象 System.out.println("stu和stu1是同一个对象？" + (stu == stu1));  c1.show(); c2.show(); } }

运行结果为：

通过上面的结果，我们可以看出，stu和stu1不是同一个对象，实现了深克隆。