Java设计模式之原型模式（浅克隆，深克隆）

一、原型模式：

概述：

创建型模式之一，它通过复制一个已有对象来获取更多相同或相似的对象，可提高对象创建效率，简化创建过程。

原理：

将一个原型对象传给要发动创建的对象（如客户端对象），这个客户端对象通过请求原型对象复制自己来实现创建过程。

二、原型模式结构：

Prototype：抽象原型类
ConcretePrototype：具体原型类
Client：客户端类

三、浅克隆与深克隆：

关注成员变量是值类型还是引用类型，在深浅克隆中是如何复制这些变量。

浅克隆：

原型对象的成员变量是值类型，则将复制一份给克隆对象。但如果是成员变量是引用类型，则将引用对象的地址复制一份给克隆对象，也就是说原型对象和克隆对象的引用类型变量指向同一个内存地址。

深克隆：

无论原型对象的成员变量是值类型还是引用类型，都将复制一份给克隆对象，深克隆将原型对象的所有引用对象也复制一份给克隆对象。也就是说，除了对象本身被复制外，对象所有的成员变量也将被复制。

四、实现：

在Java语言中，所有的Java类均继承自Java.lang.Object类，Object类提供了一个clone（）方法，可以用来实现对象的浅克隆。

派生类实现Cloneable接口，在派生类中覆盖基类的clone方法，并声明为public。
派生类的clone（）方法中调用super.clone（）。

此时，Object类相当于抽象原型类，所有实现了Cloneable接口的类相当于具体实现类。

注：
（1）克隆对象与原型对象不是同一个对象
（2）克隆对象与原型对象的类型一样
（3）如果对象x的equals方法定义恰当，那么x.clone().equals(x)应该成立。

Java深克隆可通过序列化的方式来实现。

序列化就是将对象写到流的过程，写到流中的对象是原有对象的一个复制，而原对象仍然在内存中。通过序列化实现的复制，不仅可以复制对象本身，而且可以复制其引用的成员对象。因此，通过序列化将对象写到一个流中，再从流中将其读取出来，可以实现深克隆。

实现Serializable接口。
将对象写入流中，将对象从流中读取。

五、应用案例：

分析：复制新的周报，每个周报对象不相同，但里面的附件需一样。即实现周报的浅克隆。

创建附件类Attachment。

public class Attachment {private String name;//getter，setter方法省略public void download(){System.out.println("下载附加，文件名为："+name);}
}

创建周报类WeeklyLog，包含附件类，实现Cloneable。

package Prototype.demo1;public class WeeklyLog implements Cloneable{//引用对象类private Attachment attachment;private String name;private String date;private String content;//getter，setter方法省略@Overridepublic Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
}

客户端client。

public class Client {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {WeeklyLog log_pre,log_new;log_pre=new WeeklyLog();Attachment attachment=new Attachment();log_pre.setAttachment(attachment);//Java自带克隆机制log_new= (WeeklyLog) log_pre.clone();//判断是否实现了浅克隆System.out.println("周报是否相同："+(log_pre==log_new));System.out.println("附件是否相同："+(log_pre.getAttachment()==log_new.getAttachment()));}
}

测试运行：

分析：如目前需要将附件也一同拷贝到周报中，可使用序列化，对周报对象进行深拷贝。此时，WeeklyLog类不再使用Java自带的克隆机制，而是通过序列化从头实现对象的深克隆。

附件类，周报类实现Serializable接口。
周报类编写深克隆方法。

//采用序列化技术实现深克隆public WeeklyLog deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {//将对象写入到流中ByteArrayOutputStream bao=new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(bao);oos.writeObject(this);//将对象从流中取出ByteArrayInputStream  bis=new ByteArrayInputStream(bao.toByteArray());ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(bis);return (WeeklyLog)ois.readObject();}

测试运行：

六、总结：

（1）通过复制一个已有的对象来来获取更多相同或者相似的对象。
（2）浅克隆可以使用Java自带的克隆方法，深克隆可以通过实现序列化接口，将对象写入流中，再从流中进行读取的方法实现。
（3）浅克隆：只复制值类型变量，引用类型不复制，只复制其内存地址。深克隆：值类型，引用类型变量都复制。
（4）适用情况：创建新对象的成本大（例如初始化时间长，占用CPU资源等）；系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小；

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二、原型模式结构：

三、浅克隆与深克隆：

四、实现：

五、应用案例：

六、总结：

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