【设计模式】原型模式的浅拷贝和深拷贝

一、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

二、克隆羊问题

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。

1、传统方法

传统方式解决克隆羊问题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
4）改进的思路分析思路: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
代码

package com.swust.pattern.创建型.原型模式;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @Date Created in 2022/9/19 10:10
 * @Description
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 传统方法
        Sheep sheep = new Sheep("Tom",1,"白色");
        System.out.println("原始羊:" + sheep);
        List<Sheep> sheepList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            sheepList.add(new Sheep(sheep.getName(),sheep.getAge(),sheep.getColor()));
        }
        sheepList.forEach(s -> {
            System.out.println(s);
        });
    }
}
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2、浅拷贝

Sheep.java

package com.swust.pattern.创建型.原型模式.浅拷贝;

/**
 * @Author hqf
 * @Date Created in 2022/9/19 10:10
 * @Description
 */
public class Sheep implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    private String color;
    private Sheep friend;

    public Sheep() {
    }

    public Sheep(String name, int age, String color) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public Sheep getFriend() {
        return friend;
    }

    public void setFriend(Sheep friend) {
        this.friend = friend;
    }

    // 克隆该实例,使用默认的clone方法来完成
    @Override
    protected Sheep clone(){
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep)super.clone();
        }catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return sheep;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", color='" + color + '\'' +
                ", friend=" + friend.hashCode() +
                '}';
    }
}
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Client.java

package com.swust.pattern.创建型.原型模式.浅拷贝;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @Author hqf
 * @Date Created in 2022/9/19 10:10
 * @Description 原型模式 - 浅拷贝
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Sheep sheep = new Sheep("Tom",1,"白色");
        sheep.setFriend(new Sheep("Jerry",1,"黄色"));
        System.out.println("原始羊:" + sheep);
        System.out.println("克隆羊:");
        List<Sheep> sheepList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            sheepList.add(sheep.clone());
        }
        // 浅拷贝  Tom羊的朋友都指向的同一个对象
        sheepList.forEach(System.out::println);

    }
}
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执行结果

原始羊:Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1956725890}
克隆羊:
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1956725890}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1956725890}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1956725890}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1956725890}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1956725890}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1956725890}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1956725890}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1956725890}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1956725890}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1956725890}
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3、深拷贝

Sheep.java

package com.swust.pattern.创建型.原型模式.深拷贝;

/**
 * @Author hqf
 * @Date Created in 2022/9/19 10:10
 * @Description
 */
public class Sheep implements Cloneable{

    private String name;
    private int age;
    private String color;
    private Sheep friend;

    public Sheep() {
    }

    public Sheep(String name, int age, String color) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public Sheep getFriend() {
        return friend;
    }

    public void setFriend(Sheep friend) {
        this.friend = friend;
    }

    @Override
    protected Sheep clone() throws CloneNotSupportedException {
        Sheep clone = (Sheep) super.clone();
        Sheep friend = clone.getFriend();
        if(friend != null){
            Sheep clone1 = friend.clone();
            clone.setFriend(clone1);
        }
        return clone;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", color='" + color + '\'' +
                ", friend=" + (friend != null ? friend.hashCode() : "") +
                '}';
    }
}
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Client.java

package com.swust.pattern.创建型.原型模式.深拷贝;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @Author hqf
 * @Date Created in 2022/9/19 10:10
 * @Description 原型模式 - 深拷贝
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Sheep sheep = new Sheep("Tom",1,"白色");
        sheep.setFriend(new Sheep("Jerry",1,"黄色"));
        System.out.println("原始羊:" + sheep);
        System.out.println("克隆羊:");
        List<Sheep> sheepList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            sheepList.add(sheep.clone());
        }
        sheepList.forEach(System.out::println);
    }
}
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执行结果

原始羊:Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1956725890}
克隆羊:
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=558638686}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1149319664}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=2093631819}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=2074407503}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=999966131}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1989780873}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1480010240}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=81628611}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1828972342}
Sheep{name='Tom', age=1, color='白色', friend=1452126962}
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三、原型模式在Spring框架中的源码

Bean的两种创建方式：单例模式和原型模式

四、原型模式的注意事项和细节

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编号，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
5）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，这点请注意