参考链接：https://blog.csdn.net/brave2211/article/details/18369201
1.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。
1.1 思路分析：
1.2 传统应用
Sheep.java
public class Sheep {
private String name;
private int age;
private String color;
public Sheep(String name, int age, String color) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
this.color = color;
}
}
Client.java
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//传统的方法
Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
Sheep sheep2 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
Sheep sheep3 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
Sheep sheep4 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
Sheep sheep5 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
//....
System.out.println(sheep);
System.out.println(sheep2);
System.out.println(sheep3);
System.out.println(sheep4);
System.out.println(sheep5);
//...
}
}
1.3 传统方式优缺点：
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
2.原型模式
2.1 基本介绍：
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
2.2 uml类图：
原理结构图说明：
1)Prototype : 原型类，声明一个克隆自己的接口
2)ConcretePrototype: 具体的原型类, 实现一个克隆自己的操作
3)Client: 让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象(属性一样）
2.3 应用（浅拷贝）
Sheep.java
//实现Cloneable接口
public class Sheep implements Cloneable {
private String name;
private int age;
private String color;
private String address = "蒙古羊";
public Sheep friend; //是对象, 克隆是会如何处理
public Sheep(String name, int age, String color) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
this.color = color;
}
//克隆该实例，使用默认的clone方法来完成
@Override
protected Object clone() {
Sheep sheep = null;
try {
sheep = (Sheep)super.clone();
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
return sheep;
}
}
Client.java
public class Client {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("原型模式完成对象的创建");
Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
sheep.friend = new Sheep("jack", 2, "黑色");
Sheep sheep2 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
Sheep sheep4 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
Sheep sheep5 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
//输出的hashcode码都是一样的（浅拷贝）
System.out.println("sheep2 =" + sheep2 + "sheep2.friend=" + sheep2.friend.hashCode());
System.out.println("sheep3 =" + sheep3 + "sheep3.friend=" + sheep3.friend.hashCode());
System.out.println("sheep4 =" + sheep4 + "sheep4.friend=" + sheep4.friend.hashCode());
System.out.println("sheep5 =" + sheep5 + "sheep5.friend=" + sheep5.friend.hashCode());
}
}
3.浅拷贝与深拷贝
3.1 浅拷贝介绍
1)对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。
2)对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值
3)前面我们克隆羊就是浅拷贝
4)浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现
sheep = (Sheep) super.clone();
3.2 深拷贝介绍
1)复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
2)为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象(包括对象的引用类型)进行拷贝
3)深拷贝实现方式 1：重写 clone 方法来实现深拷贝
4)深拷贝实现方式 2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)
3.3 应用
DeepCloneableTarget.java
public class DeepCloneableTarget implements Serializable, Cloneable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String cloneName;
private String cloneClass;
//构造器
public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) {
this.cloneName = cloneName;
this.cloneClass = cloneClass;
}
//因为该类的属性，都是String , 因此我们这里使用默认的clone完成即可
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
DeepProtoType.java
public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable{
public String name; //String 属性
public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型
public DeepProtoType() {
super();
}
//深拷贝 - 方式 1 使用clone 方法
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Object deep = null;
//这里完成对基本数据类型(属性)和String的克隆
deep = super.clone();
//对引用类型的属性，进行单独处理
DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep;
deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget)deepCloneableTarget.clone();
return deepProtoType;
}
//深拷贝 - 方式2 通过对象的序列化实现 (推荐)
public Object deepClone() {
//创建流对象
ByteArrayOutputStream bos = null;
ObjectOutputStream oos = null;
ByteArrayInputStream bis = null;
ObjectInputStream ois = null;
try {
//序列化
bos = new ByteArrayOutputStream();
oos = new ObjectOutputStream(bos);
oos.writeObject(this); //当前这个对象以对象流的方式输出
//反序列化
bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ois = new ObjectInputStream(bis);
DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType)ois.readObject();
return copyObj;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
} finally {
//关闭流
try {
bos.close();
oos.close();
bis.close();
ois.close();
} catch (Exception e2) {
System.out.println(e2.getMessage());
}
}
}
}
Client.java
public class Client {
public static void main(String[] args) throws Exception {
DeepProtoType p = new DeepProtoType();
p.name = "宋江";
p.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("大牛", "小牛");
//方式1 完成深拷贝：hashcode码是不同的
// DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.clone();
// System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
// System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());
//方式2 完成深拷贝：hashcode码是不同的
DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.deepClone();
System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());
}
}
4.在Spring框架中的源码分析
Spring 中原型 bean 的创建，就是原型模式的应用
代码分析+debug源码：
Monster.java
public class Monster {
private Integer id = 10 ;
private String nickname = "牛魔王";
private String skill = "芭蕉扇";
public Monster() {
System.out.println("monster 创建..");
}
}
beans.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"
xmlns:util="http://www.springframework.org/schema/util"
xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
http://www.springframework.org/schema/util http://www.springframework.org/schema/util/spring-util-4.0.xsd
http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-4.0.xsd">
<!-- 这里我们的 scope="prototype" 即 原型模式来创建 -->
<bean id="id01" class="com.cykj.spring.bean.Monster" scope="prototype"/>
</beans>
ProtoType.java
public class ProtoType {
public static void main(String[] args) {
ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
// 获取monster[通过id获取monster]
//在下一行代码打断点进行debug，查看上下文中getBean()方法下的源码
Object bean = applicationContext.getBean("id01");
System.out.println("bean" + bean); // 输出 "牛魔王" .....
Object bean2 = applicationContext.getBean("id01");
System.out.println("bean2" + bean2); //输出 "牛魔王" .....
System.out.println(bean == bean2); // false
// ConfigurableApplicationContext
}
}
debug下的Spring源码：
AbstractApplicationContext.java
@Override //970行
public Object getBean(String name) throws BeansException {
assertBeanFactoryActive();
//通过AbstractBeanFactory类中的getBean(name)方法
return getBeanFactory().getBean(name);
}
AbstractBeanFactory.java
@Override //193行
public Object getBean(String name) throws BeansException {
return doGetBean(name, null, null, false);
}
@SuppressWarnings("unchecked") //232行
protected <T> T doGetBean(final String name, final Class<T> requiredType, final Object[] args, boolean typeCheckOnly)throws BeansException {
final String beanName = transformedBeanName(name);
Object bean;
final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
// Create bean instance.
if (mbd.isSingleton()) { //299行
sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
@Override
public Object getObject() throws BeansException {
try {
return createBean(beanName, mbd, args);
}
catch (BeansException ex) {
destroySingleton(beanName);
throw ex;
}
}
});
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}
else if (mbd.isPrototype()) { //318行
// It's a prototype -> create a new instance.
Object prototypeInstance = null;
try {
beforePrototypeCreation(beanName);
prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
}
finally {
afterPrototypeCreation(beanName);
}
bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
}
}
5.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变化，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