Java描述设计模式(05)：原型模式
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一、原型模式简介
1、基础概念
原型模式属于对象的创建模式。通过给出一个原型对象来指明所有创建的对象的类型，然后用复制这个原型对象的办法创建出更多同类型的对象。
2、模式结构
原型模式要求对象实现一个可以“克隆”自身的接口，这样就可以通过复制一个实例对象本身来创建一个新的实例。这样一来，通过原型实例创建新的对象，就不再需要关心这个实例本身的类型，只要实现了克隆自身的方法，就可以通过这个方法来获取新的对象，而无须再去通过new来创建。
3、代码实现
1)、UML关系图
2)、核心角色
这种形式涉及到三个角色：
1)、客户(Client)角色：客户类提出创建对象的请求。
2)、抽象原型(Prototype)角色：这是一个抽象角色，通常由一个Java接口或Java抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的接口。
3)、具体原型（Concrete Prototype）角色：被复制的对象。此角色需要实现抽象的原型角色所要求的接口。
3)、基于JDK源码实现
/**
* 基于JDK源码方式实现原型模式
*/
public class C01_Property {
public static void main(String[] args) {
Product product = new Product("机械键盘","白色",100.00) ;
Product product1 = (Product) product.clone();
Product product2 = (Product) product.clone();
System.out.println(product1);
System.out.println(product2);
System.out.println(product1==product2); // false
}
}
class Product implements Cloneable {
private String name ;
private String color ;
private Double price ;
public Product(String name, String color, Double price) {
this.name = name;
this.color = color;
this.price = price;
}
@Override
public String toString() {
return "Product{" +
"name='" + name + '\'' +
", color='" + color + '\'' +
", price=" + price +
'}';
}
@Override
protected Object clone() {
Product product = null ;
try{
product = (Product)super.clone() ;
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
return product ;
}
// 省略GET和SET方法
}二、Spring框架应用
1、配置文件
<!-- 多例Bean -->
<bean id="sheep01" class="com.model.design.spring.node05.property.Sheep" scope="prototype" />
<!-- 单例Bean 默认: scope="singleton" -->
<bean id="sheep02" class="com.model.design.spring.node05.property.Sheep"/>2、测试代码块
@Test
public void test01 (){
ApplicationContext context01 = new ClassPathXmlApplicationContext(
"/spring/spring-property.xml");
// 原型模式
Sheep sheep1 = (Sheep)context01.getBean("sheep01") ;
Sheep sheep2 = (Sheep)context01.getBean("sheep01") ;
System.out.println(sheep1==sheep2); // false
// 单例模式
Sheep sheep3 = (Sheep)context01.getBean("sheep02") ;
Sheep sheep4 = (Sheep)context01.getBean("sheep02") ;
System.out.println(sheep3==sheep4); // true
}3、核心源码
- 所在类：org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory
- 所在方法：doGetBean
1)、执行流程
if (mbd.isSingleton()) {
sharedInstance = this.getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
public Object getObject() throws BeansException {
try {
return AbstractBeanFactory.this.createBean(beanName, mbd, args);
} catch (BeansException var2) {
AbstractBeanFactory.this.destroySingleton(beanName);
throw var2;
}
}
});
bean = this.getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
} else if (mbd.isPrototype()) {
var11 = null;
Object prototypeInstance;
try {
this.beforePrototypeCreation(beanName);
prototypeInstance = this.createBean(beanName, mbd, args);
} finally {
this.afterPrototypeCreation(beanName);
}
bean = this.getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
} 2)、单例多例判断
所以默认就是单例模式，指定[scope="prototype"]就是原型模式。
public boolean isSingleton() {
return "singleton".equals(this.scope) || "".equals(this.scope);
}
public boolean isPrototype() {
return "prototype".equals(this.scope);
}三、深浅拷贝
1、浅拷贝
1) 数据类型是基本数据类型、String类型的成员变量，浅拷贝直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。
2) 数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是数组、类的对象等，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。实际上两个对象的成员变量都指向同一个实例。修改其中一个对象属性会影响到另一个对象的属性。
3) 浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现。
2、深拷贝
1)、概念描述
除了浅拷贝要拷贝的值外，还负责拷贝引用类型的数据。那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象，而不再是原有的那些被引用的对象，这种对被引用到的对象的复制叫做间接复制。
2)、源代码实现
序列化实现深度克隆
对象写到流里的过程是序列化(Serialization)过程；而把对象从流中读出来的过程则叫反序列化(Deserialization)过程。应当指出的是，写到流里的是对象的一个拷贝，而原对象仍然存在于JVM里面。
在Java语言里深度克隆一个对象，常常可以先使对象实现Serializable接口，然后把对象（实际上只是对象的拷贝）写到一个流里（序列化），再从流里读回来（反序列化），便可以重建对象。
/**
* 深拷贝和浅拷贝对比案例
*/
public class C02_DeepClone {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Dog dog = new Dog("Tom") ;
Dog dog1 = (Dog)dog.clone() ;
Dog dog2 = (Dog)dog.clone() ;
// dog1：1639622804;dog2：1639622804
System.out.println("dog1："+dog1.cat.hashCode()+";dog2："+dog2.cat.hashCode());
Dog dog3 = (Dog)dog.deepClone() ;
Dog dog4 = (Dog)dog.deepClone() ;
// dog3：1937348256;dog4：1641808846
System.out.println("dog3："+dog3.cat.hashCode()+";dog4："+dog4.cat.hashCode());
}
}
class Cat implements Serializable {
public String name ;
public Cat (String name){
this.name = name ;
}
}
class Dog implements Cloneable,Serializable {
public String name ;
public Cat cat ;
public Dog (String name){
this.name = name ;
this.cat = new Cat("Kit") ;
}
@Override
protected Object clone() {
Dog dog = null ;
try{
dog = (Dog)super.clone() ;
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
return dog ;
}
public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException{
//将对象写到流里面：序列化
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
oos.writeObject(this);
//从流里面读出对象：反序列化
ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
return ois.readObject();
}
}四、优缺点总结
1、优点总结
原型模式允许在运行时动态改变具体的实现类型。原型模式可以在运行期间，由客户来注册符合原型接口的实现类型，也可以动态地改变具体的实现类型，看起来接口没有任何变化，但其实运行的已经是另外一个类实例了。因为克隆一个原型就类似于实例化一个类。
2、缺点总结
原型模式最主要的缺点是每一个类都必须配备一个克隆方法。配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类来说不是很难，而对于已经有的类不一定很容易，特别是当一个类引用不支持序列化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。
五、源代码地址
GitHub地址：知了一笑
https://github.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent
码云地址：知了一笑
https://gitee.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent
