设计模式总结篇系列：原型模式（Prototype）

首先对原型模式进行一个简单概念说明：通过一个已经存在的对象，复制出更多的具有与此对象具有相同类型的新的对象。

在理解Java原型模式之前，首先需要理解Java中的一个概念：复制/克隆。

在博文《Java总结篇系列：java.lang.Object》一文中，对Java中的clone()方法进行了一定的阐述。同时，我们需要知道，Java中的对象复制/克隆分为浅复制和深复制。

一、浅复制：

我们知道，一个类的定义中包括属性和方法。属性用于表示对象的状态，方法用于表示对象所具有的行为。其中，属性既可以是Java中基本数据类型，也可以是引用类型。Java中的浅复制通常使用clone()方式完成。

当进浅复制时，clone函数返回的是一个引用，指向的是新的clone出来的对象，此对象与原对象分别占用不同的堆空间。同时，复制出来的对象具有与原对象一致的状态。

此处对象一致的状态是指：复制出的对象与原对象中的属性值完全相等==。

下面以复制一本书为例：

1.定义Book类和Author类：

 1 class Author {
 2
 3     private String name;
 4     private int age;
 5
 6     public String getName() {
 7         return name;
 8     }
 9
10     public void setName(String name) {
11         this.name = name;
12     }
13
14     public int getAge() {
15         return age;
16     }
17
18     public void setAge(int age) {
19         this.age = age;
20     }
21
22 }

 1 class Book implements Cloneable {
 2
 3     private String title;
 4     private int pageNum;
 5     private Author author;
 6
 7     public Book clone() {
 8         Book book = null;
 9         try {
10             book = (Book) super.clone();
11         } catch (CloneNotSupportedException e) {
12             // TODO Auto-generated catch block
13             e.printStackTrace();
14         }
15         return book;
16     }
17
18     public String getTitle() {
19         return title;
20     }
21
22     public void setTitle(String title) {
23         this.title = title;
24     }
25
26     public int getPageNum() {
27         return pageNum;
28     }
29
30     public void setPageNum(int pageNum) {
31         this.pageNum = pageNum;
32     }
33
34     public Author getAuthor() {
35         return author;
36     }
37
38     public void setAuthor(Author author) {
39         this.author = author;
40     }
41
42 }

2.测试：

 1 package com.qqyumidi;
 2
 3 public class PrototypeTest {
 4
 5     public static void main(String[] args) {
 6         Book book1 = new Book();
 7         Author author = new Author();
 8         author.setName("corn");
 9         author.setAge(100);
10         book1.setAuthor(author);
11         book1.setTitle("好记性不如烂博客");
12         book1.setPageNum(230);
13
14         Book book2 = book1.clone();
15
16         System.out.println(book1 == book2);  // false
17         System.out.println(book1.getPageNum() == book2.getPageNum());   // true
18         System.out.println(book1.getTitle() == book2.getTitle());        // true
19         System.out.println(book1.getAuthor() == book2.getAuthor());        // true
20
21     }
22 }

由输出的结果可以验证说到的结论。由此我们发现：虽然复制出来的对象重新在堆上开辟了内存空间，但是，对象中各属性确保持相等。对于基本数据类型很好理解，但对于引用数据类型来说，则意味着此引用类型的属性所指向的对象本身是相同的，并没有重新开辟内存空间存储。换句话说，引用类型的属性所指向的对象并没有复制。

由此，我们将其称之为浅复制。当复制后的对象的引用类型的属性所指向的对象也重新得以复制，此时，称之为深复制。

二、深复制：

Java中的深复制一般是通过对象的序列化和反序列化得以实现。序列化时，需要实现Serializable接口。

下面还是以Book为例，看下深复制的一般实现过程：

1.定义Book类和Author类（注意：不仅Book类需要实现Serializable接口，Author同样也需要实现Serializable接口!!）：

 1 class Author implements Serializable{
 2
 3     private String name;
 4     private int age;
 5
 6     public String getName() {
 7         return name;
 8     }
 9
10     public void setName(String name) {
11         this.name = name;
12     }
13
14     public int getAge() {
15         return age;
16     }
17
18     public void setAge(int age) {
19         this.age = age;
20     }
21
22 }

 1 class Book implements Serializable {
 2
 3     private String title;
 4     private int pageNum;
 5     private Author author;
 6
 7     public Book deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException{
 8         // 写入当前对象的二进制流
 9         ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
10         ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
11         oos.writeObject(this);
12
13         // 读出二进制流产生的新对象
14         ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
15         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
16         return (Book) ois.readObject();
17     }
18
19     public String getTitle() {
20         return title;
21     }
22
23     public void setTitle(String title) {
24         this.title = title;
25     }
26
27     public int getPageNum() {
28         return pageNum;
29     }
30
31     public void setPageNum(int pageNum) {
32         this.pageNum = pageNum;
33     }
34
35     public Author getAuthor() {
36         return author;
37     }
38
39     public void setAuthor(Author author) {
40         this.author = author;
41     }
42
43 }

2.测试：

 1 public class PrototypeTest {
 2
 3     public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IOException {
 4         Book book1 = new Book();
 5         Author author = new Author();
 6         author.setName("corn");
 7         author.setAge(100);
 8         book1.setAuthor(author);
 9         book1.setTitle("好记性不如烂博客");
10         book1.setPageNum(230);
11
12         Book book2 = book1.deepClone();
13
14         System.out.println(book1 == book2);  // false
15         System.out.println(book1.getPageNum() == book2.getPageNum());   // true
16         System.out.println(book1.getTitle() == book2.getTitle());        // false
17         System.out.println(book1.getAuthor() == book2.getAuthor());        // false
18
19     }
20 }

从输出结果中可以看出，深复制不仅在堆内存上开辟了空间以存储复制出的对象，甚至连对象中的引用类型的属性所指向的对象也得以复制，重新开辟了堆空间存储。

至此：设计模式中的创建型模式总结完毕，一共有五种创建型模式，分别为：单例模式（SingleTon）、建造者模式（Builder）、工厂方法模式（Factory Method）、抽象工厂模式（Abstract Factory）和原型模式（Prototype）。每种模式适用于不同的场景，具体应用时需注意区分。

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