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Java?設(shè)計(jì)模式以虹貓藍(lán)兔的故事講解原型模式

更新時(shí)間：2022年04月11日 08:58:12 作者：桃花鍵神

原型模式是用于創(chuàng)建重復(fù)的對(duì)象，同時(shí)又能保證性能。這種類(lèi)型的設(shè)計(jì)模式屬于創(chuàng)建型模式，它提供了一種創(chuàng)建對(duì)象的最佳方式，今天通過(guò)本文給大家介紹下Java 原型設(shè)計(jì)模式，感興趣的朋友一起看看吧

什么是原型模式

原型（Prototype）模式的定義如下：用一個(gè)已經(jīng)創(chuàng)建的實(shí)例作為原型，通過(guò)復(fù)制該原型對(duì)象來(lái)創(chuàng)建一個(gè)和原型相同或相似的新對(duì)象。在這里，原型實(shí)例指定了要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象的種類(lèi)。用這種方式創(chuàng)建對(duì)象非常高效，根本無(wú)須知道對(duì)象創(chuàng)建的細(xì)節(jié)。例如，Windows 操作系統(tǒng)的安裝通常較耗時(shí)，如果復(fù)制就快了很多。在生活中復(fù)制的例子非常多，這里不一一列舉了。

優(yōu)點(diǎn)

1、Java 自帶的原型模式基于內(nèi)存二進(jìn)制流的復(fù)制，在性能上比直接 new 一個(gè)對(duì)象更加優(yōu)良。

2、可以使用深克隆方式保存對(duì)象的狀態(tài)，使用原型模式將對(duì)象復(fù)制一份，并將其狀態(tài)保存起來(lái)，簡(jiǎn)化了創(chuàng)建對(duì)象的過(guò)程，以便在需要的時(shí)候使用（例如恢復(fù)到歷史某一狀態(tài)），可輔助實(shí)現(xiàn)撤銷(xiāo)操作。

缺點(diǎn)

1、需要為每一個(gè)類(lèi)都配置一個(gè) clone 方法

2、clone 方法位于類(lèi)的內(nèi)部，當(dāng)對(duì)已有類(lèi)進(jìn)行改造的時(shí)候，需要修改代碼，違背了開(kāi)閉原則。

3、當(dāng)實(shí)現(xiàn)深克隆時(shí)，需要編寫(xiě)較為復(fù)雜的代碼，而且當(dāng)對(duì)象之間存在多重嵌套引用時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)深克隆，每一層對(duì)象對(duì)應(yīng)的類(lèi)都必須支持深克隆，實(shí)現(xiàn)起來(lái)會(huì)比較麻煩。因此，深克隆、淺克隆需要運(yùn)用得當(dāng)。

應(yīng)用場(chǎng)景

在有些系統(tǒng)中，存在大量相同或相似對(duì)象的創(chuàng)建問(wèn)題，如果用傳統(tǒng)的構(gòu)造函數(shù)來(lái)創(chuàng)建對(duì)象，會(huì)比較復(fù)雜且耗時(shí)耗資源，用原型模式生成對(duì)象就很高效，就像孫悟空拔下猴毛輕輕一吹就變出很多孫悟空一樣簡(jiǎn)單。

淺克隆

案例：克隆虹貓

淺克隆一個(gè)虹貓，外表特征一樣，但是只有一個(gè)靈魂。

克隆虹貓身體受到傷害，本體虹貓不受影響。

克隆虹貓精神受到傷害，本體虹貓也受到同樣的傷害。

代碼實(shí)現(xiàn)

虹貓靈魂?duì)顟B(tài)類(lèi)

這里聲明了虹貓的靈魂?duì)顟B(tài)

public class Hong {
    //虹貓的靈魂?duì)顟B(tài)
    private String lh;
    Hong(String lh) {
        this.lh = lh;
    }
    Hong() {
    }

    public String getLh() {
        return lh;
    }

    public void setLh(String lh) {
        this.lh = lh;
    }

}

虹貓個(gè)體類(lèi)

實(shí)現(xiàn)了Cloneable 接口，并且有虹貓的身體狀態(tài)和靈魂?duì)顟B(tài)等屬性。

public class Qian implements Cloneable {
    private String shou;
    private String jiao;
    private String yan;
    private Hong hong;

    Qian() {
    }

    Qian(String shou, String jiao, String yan, Hong hong) {
        this.hong = hong;
        this.shou = shou;
        this.jiao = jiao;
        this.yan = yan;
    }

    public Qian clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Qian) super.clone();
    }

    public String getShou() {
        return shou;
    }

    public void setShou(String shou) {
        this.shou = shou;
    }

    public String getJiao() {
        return jiao;
    }

    public void setJiao(String jiao) {
        this.jiao = jiao;
    }

    public String getYan() {
        return yan;
    }

    public void setYan(String yan) {
        this.yan = yan;
    }

    public Hong getHong() {
        return hong;
    }

    public void setHong(Hong hong) {
        this.hong = hong;
    }

}

測(cè)試類(lèi)

這里測(cè)試一下淺克隆的效果：

淺克隆一個(gè)虹貓，外表特征一樣，但是只有一個(gè)靈魂。

克隆虹貓身體受到傷害，本體虹貓不受影響。

克隆虹貓精神受到傷害，本體虹貓也受到同樣的傷害。

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Qian qian = new Qian("兩只手", "兩只腳", "兩只眼", new Hong("完整的靈魂"));
        Qian qian1 = qian.clone();
        System.out.printf("虹貓少俠本體的身體狀態(tài)：%s，%s，%s，%s，", qian.getHong().getLh(), qian.getJiao(), qian.getShou(), qian.getYan());
        System.out.println();
        System.out.printf("虹貓少俠一號(hào)的身體狀態(tài)：%s，%s，%s，%s，", qian1.getHong().getLh(), qian1.getJiao(), qian1.getShou(), qian1.getYan());

    }
}

克隆出來(lái)了一個(gè)虹貓一號(hào)，所有屬性都一模一樣

在這里插入圖片描述

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Qian qian = new Qian("兩只手", "兩只腳", "兩只眼", new Hong("完整的靈魂"));
        Qian qian1 = qian.clone();
        qian1.getHong().setLh("靈魂受到攻擊");
        qian1.setJiao("斷了一只腳");
        System.out.printf("虹貓少俠本體的身體狀態(tài)：%s，%s，%s，%s，", qian.getHong().getLh(), qian.getJiao(), qian.getShou(), qian.getYan());
        System.out.println();
        System.out.printf("虹貓少俠一號(hào)的身體狀態(tài)：%s，%s，%s，%s，", qian1.getHong().getLh(), qian1.getJiao(), qian1.getShou(), qian1.getYan());
    }
}

這里克隆虹貓的腳和靈魂都受到了傷害，本體虹貓的身體沒(méi)有受到影響，但是靈魂卻受到了傷害。

在這里插入圖片描述

總結(jié)

一、為什么淺克隆中虹貓一號(hào)的腳受到了傷害，本體虹貓卻沒(méi)受到傷害？

二、為什么淺克隆中虹貓一號(hào)的靈魂受到了傷害，本體虹貓也受到了傷害？

因?yàn)閯?chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，新對(duì)象的屬性和原來(lái)對(duì)象完全相同，對(duì)于非基本類(lèi)型屬性，仍指向原有屬性所指向的對(duì)象的內(nèi)存地址。兩個(gè)虹貓的靈魂指向同一個(gè)內(nèi)存地址，所以存儲(chǔ)的是同一個(gè)靈魂。

深克隆

案例：克隆虹貓

深克隆一個(gè)虹貓，外表特征一樣，都有獨(dú)立靈魂。

克隆虹貓身體受到傷害，本體虹貓不受影響。

克隆虹貓精神受到傷害，本體虹貓也不受影響。

代碼實(shí)現(xiàn)

虹貓靈魂?duì)顟B(tài)類(lèi)

這里聲明了虹貓的靈魂?duì)顟B(tài)，并且實(shí)現(xiàn)了Cloneable 接口，克隆一個(gè)虹貓靈魂

public class Hong implements Cloneable {
    //虹貓的靈魂?duì)顟B(tài)
    private String lh;

    Hong(String lh) {
        this.lh = lh;
    }

    Hong() {
    }

    public Hong clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Hong) super.clone();
    }

    public String getLh() {
        return lh;
    }

    public void setLh(String lh) {
        this.lh = lh;
    }

}

虹貓個(gè)體類(lèi)

重寫(xiě)了clone方法，在clone方法中調(diào)用了hong.clone()方法克隆了一個(gè)虹貓靈魂

public class Qian implements Cloneable {
    private String shou;
    private String jiao;
    private String yan;
    private Hong hong;

    Qian() {
    }

    Qian(String shou, String jiao, String yan, Hong hong) {
        this.hong = hong;
        this.shou = shou;
        this.jiao = jiao;
        this.yan = yan;
    }

    public Qian clone() throws CloneNotSupportedException {
        Qian qian = (Qian) super.clone();
        hong = hong.clone();
        return qian;

    }

    public String getShou() {
        return shou;
    }

    public void setShou(String shou) {
        this.shou = shou;
    }

    public String getJiao() {
        return jiao;
    }

    public void setJiao(String jiao) {
        this.jiao = jiao;
    }

    public String getYan() {
        return yan;
    }

    public void setYan(String yan) {
        this.yan = yan;
    }

    public Hong getHong() {
        return hong;
    }

    public void setHong(Hong hong) {
        this.hong = hong;
    }

}

測(cè)試類(lèi)

這里測(cè)試一下淺克隆的效果：

深克隆一個(gè)虹貓，外表特征一樣，都有獨(dú)立靈魂。

克隆虹貓身體受到傷害，本體虹貓不受影響。

克隆虹貓精神受到傷害，本體虹貓也不受影響。

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Qian qian = new Qian("兩只手", "兩只腳", "兩只眼", new Hong("完整的靈魂"));
        Qian qian1 = qian.clone();
        qian1.getHong().setLh("靈魂受到攻擊");
        qian1.setJiao("斷了一只腳");
        System.out.printf("虹貓少俠本體的身體狀態(tài)：%s，%s，%s，%s，", qian.getHong().getLh(), qian.getJiao(), qian.getShou(), qian.getYan());
        System.out.println();
        System.out.printf("虹貓少俠一號(hào)的身體狀態(tài)：%s，%s，%s，%s，", qian1.getHong().getLh(), qian1.getJiao(), qian1.getShou(), qian1.getYan());
    }
}

在這里插入圖片描述