Java设计模式 - 原型模式

一、原型模式

原型模式与构造器模式、单例模式、工厂方法模式、抽象工厂模式一样，都属于创建型模式。原型模式理解起来，相对简单，来看下其定义：

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。

原型模式的实例的拷贝包括浅复制和深复制：

浅复制：将一个对象复制后，其基本数据类型的变量都会重新创建，而引用类型的变量指向的还是原对象所指向的，也就是指向的内存堆地址没变。

深复制：将一个对象复制后，不论是基本数据类型还是引用类型，都是重新创建的。

从以上可以看出，浅复制中的引用类型只是复制了变量的值，其地址仍然没变；而深复制完全复制了变量，复制后变量地址会有所变化。

有一个消息类，其属性及方法声明如下：

public class Message implements Cloneable, Serializable {
    private String name;  //消息名称
    private String size;  //消息大小
    private int type;     //消息类型
    private Date date;    //创建日期

    public static final int TEXT = 0x01;
    public static final int PIC = 0x02;
    public static final int VIDEO = 0x03;
    public static final int MIX = 0x04;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public String getSize() {
        return size;
    }

    public void setSize(String size) {
        this.size = size;
    }

    public int getType() {
        return type;
    }

    public void setType(int type) {
        this.type = type;
    }

    public Date getDate() {
        return date;
    }

    public void setDate(Date date) {
        this.date = date;
    }

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

    public Message deepClone() throws CloneNotSupportedException, 
            IOException, ClassNotFoundException {
        //把对象写入到字节流中
        ByteArrayOutputStream baos =new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
        oos.writeObject(this);

        //把字节流转化为对象
        ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
        return (Message) ois.readObject();
    }

    @Override
    public String toString() {
        String tos = "name[" + name + "]，size[" + size + 
                "]，type[" + type + "]，date[" + date + "]";
        return tos;
    }

    public static void main(String[] a) {
        Message msg = new Message();
        msg.setName("好友消息");
        msg.setSize("123KB");
        msg.setType(Message.TEXT);
        msg.setDate(new Date());

        System.out.println("msg：" + msg.toString());

        try {
            Message cloneMsg = msg.clone();

            System.out.println("msg：" + msg.toString());
            System.out.println("cloneMsg：" + cloneMsg.toString());

            System.out.println(cloneMsg.getDate() == msg.getDate());
            System.out.println(cloneMsg.getName() == msg.getName());
            System.out.println(cloneMsg.getType() == msg.getType());

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

通过实现Cloneable接口，java默认的实现方式是浅复制，而非深复制。由于Object并没有实现Cloneable接口，所以子类必须实现Cloneable，并调用基类的clone方法才能实现浅复制。

要实现深复制，Message类需要实现序列化，通过对象流与字节流之间的转化，达到深复制的目的。

Message类中的deepClone方法就是深复制的实现。

以上main方法的执行结果如下：

msg：name[好友消息]，size[123KB]，type[1]，date[Tue Apr 05 17:47:56 CST 2016]
msg：name[好友消息]，size[123KB]，type[1]，date[Tue Apr 05 17:47:56 CST 2016]
cloneMsg：name[好友消息]，size[123KB]，type[1]，date[Tue Apr 05 17:47:56 CST 2016]
true
true
true

说明，浅复制只是复制了引用类型的值，并没有改变其地址，指向的仍然是原对象的变量地址。

在main方法中调用deepClone方法：

  public static void main(String[] a) {
        ......

        Message cloneMsg = msg.deepClone();

        ......
    }

最后的输出结果如下：

msg：name[好友消息]，size[123KB]，type[1]，date[Tue Apr 05 17:54:39 CST 2016]
msg：name[好友消息]，size[123KB]，type[1]，date[Tue Apr 05 17:54:39 CST 2016]
cloneMsg：name[好友消息]，size[123KB]，type[1]，date[Tue Apr 05 17:54:39 CST 2016]
false
false
true

可以看出，深复制下，引用类型变成了完全的复制，所有的引用类型地址都变化了。

二、jdk中的原型模式

jdk中大部分类都提供了克隆的方法，比如Date类：

public class Date
    implements java.io.Serializable, Cloneable, Comparable
{
   public Object clone() {
        Date d = null;
        try {
            d = (Date)super.clone();
            if (cdate != null) {
                d.cdate = (BaseCalendar.Date) cdate.clone();
            }
        } catch (CloneNotSupportedException e) {} // Won't happen
        return d;
    }
}

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作者：@Fynn_ = @ifynn