java设计模式4——原型模式

java设计模式4——原型模式

1、写在前面

本节内容与C++语言的复制构造函数、浅拷贝、深拷贝极为相似，因此建议学习者可以先了解C++的该部分的相关知识，或者学习完本节内容后，也去了解C++的相应内容，进行比对学习。

2、原型模式介绍

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。

这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。

3、java实现克隆的核心

1、实现一个接口（Cloneable）

2、重写一个方法（clone()）

clone()方法的源码分析

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

由方法声明的放回值类型=>native，可知该方法实际上是一个C++封装好的方法，由java来进行调用，相当于C++语言的复制构造函数，但是又有所区别。

4、第一种原型模式实现（浅拷贝）

4.1、建立视频的原型类

package com.xgp.company.创建型模式.第四种_原型模式.demo1;

import java.util.Date;

/**
 * 1、实现一个接口
 * 2、重写一个方法
 */
//视频原型类
public class Video implements Cloneable {
    private String name;
    private Date createTime;

    /**
     * 重写克隆方法
     * @return
     * @throws CloneNotSupportedException
     */
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    public Video() {

    }

    public Video(String name, Date createTime) {
        this.name = name;
        this.createTime = createTime;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public Date getCreateTime() {
        return createTime;
    }

    public void setCreateTime(Date createTime) {
        this.createTime = createTime;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Video{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", createTime=" + createTime +
                '}';
    }
}

4.2、建立复制的客户端类

package com.xgp.company.创建型模式.第四种_原型模式.demo1;

import java.util.Date;

/**
 * 客户端：克隆
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        //原型对象
        Video v1 = new Video("狂神说java", new Date());
        System.out.println("v1 = " + v1);
        System.out.println("v1 = " + v1.hashCode());

        System.out.println("========================");
        //v1 克隆 v2
        Video v2 = (Video) v1.clone();
        System.out.println("v2 = " + v2);
        System.out.println("v2 = " + v2.hashCode());

    }
}

运行结果：

v1 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:26:57 CST 2020}
v1 = 1836019240
========================
v2 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:26:57 CST 2020}
v2 = 325040804

5、弊端

5.1、揭露弊端的代码

/**
 * 演示浅克隆弊端
 * @param args
 * @throws CloneNotSupportedException
 */
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
    //原型对象
    Date date = new Date();
    Video v1 = new Video("狂神说java", date);
    System.out.println("v1 = " + v1);
    System.out.println("v1 = " + v1.hashCode());

    //v1 克隆 v2
    Video v2 = (Video) v1.clone();
    System.out.println("v2 = " + v2);
    System.out.println("v2 = " + v2.hashCode());

    System.out.println("========================");

    date.setTime(22222222);
    System.out.println("v1 = " + v1);
    System.out.println("v1 = " + v1.hashCode());

    //v1 克隆 v2
    System.out.println("v2 = " + v2);
    System.out.println("v2 = " + v2.hashCode());

}

5.2、弊端代码的运行结果

v1 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:29:02 CST 2020}
v1 = 1836019240
v2 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:29:02 CST 2020}
v2 = 325040804
========================
v1 = Video{name='狂神说java', createTime=Thu Jan 01 14:10:22 CST 1970}
v1 = 1836019240
v2 = Video{name='狂神说java', createTime=Thu Jan 01 14:10:22 CST 1970}
v2 = 325040804

5.3、弊端分析

从运行结果可以看出，当改变一个被v1,v2都引用的时间对象时，两者都发生了改变，没有将引用的对象进行复制，因此称之为浅拷贝。

5.4、模型图如下：

通过上面的模型图可以看到，被引用的对象还是只有一份，因此存在很大的弊端。在C++中，如果存在这种引用关闭，当程序员两次删除对象时，会出现第二次删对象时发生异常的情况。虽然在java语言中，有着gc机制，不需要程序员手动的去释放对象，不会出现重复删除的错误。但是，当被引用的对象发生改变时，很有可能会发生数据上的不正确。

6、改进（深拷贝模式）

6.1、我们期望想要改进后的模型图如下：被引用的对象也复制了一份，互不干扰。

6.2、实现方式：改造重写的克隆方法

@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
    /**
     * 改造克隆方法，进行生克隆
     */
    Object obj = super.clone();
    Video v = (Video) obj;

    //将对象的属性进行克隆
    v.createTime = (Date) this.createTime.clone();
    return obj;
}

6.3、此时的运行结果为：

v1 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:37:33 CST 2020}
v1 = 1836019240
v2 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:37:33 CST 2020}
v2 = 325040804
========================
v1 = Video{name='狂神说java', createTime=Thu Jan 01 14:10:22 CST 1970}
v1 = 1836019240
v2 = Video{name='狂神说java', createTime=Fri Feb 14 10:37:33 CST 2020}
v2 = 325040804

6.4、当原型引用的对像改变时，复制的对象并不发生改变，被引用的对象被复制了两份，因此称之为深拷贝。