设计模式——Prototype(原型)
THEEYE 2012-12-19
在工厂模式、建造者模式等中，我们使用了不同的构造方法（各种Factory或者Builder）去代替或者说掩盖Java语言之中“new”这个操作来创建对象实例。Java中要创建一个新的对象并不一定只能靠“new”这个关键字的，我们还有“clone()”。
在接触原型模式之前，我们先来了解一下克隆一些知识：
1.clone()方法在Java中从Object类开始就具备，并且作为原生（Native）方法出现。它默认是protected的，因此在被子类提升可见性之前，无法被外界使用。
2.所有需要进行克隆操作的类都必须实现Cloneable接口，这个接口与Serializable接口一样，没有任何需要实现的方法，仅仅是作为一个标示。
3.所有数组都实现了Cloneable接口，并且已经提升了clone()方法的可见性至public，换句话说数组对象是可以直接调用clone()方法的。
4.克隆分为浅拷贝和深拷贝两种。
浅拷贝：操作基本上可以理解为只拷贝存储于栈中的内容，包括对象中简单类型的数据、指向其他复杂对象的指针等，但是不会将指向的复杂对象也拷贝一次。换言之，浅复制仅仅复制所考虑的对象，而不复制它所引用的对象。
深拷贝：被复制对象的所有的变量都含有与原来的对象相同的值，除去那些引用其他对象的变量。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。换言之，深复制把重复的对象所引用的对象都复制一遍，而这种对被引用到的对象的复制叫做间接复制。
原型模式定义: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。
Prototype模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，根本无需知道任何如何创建的细节,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。
浅拷贝：
抽象原型：
public interface Prototype {
public Object cloneMe() throws CloneNotSupportedException;
}具体原型：
public class Cubic implements Prototype, Cloneable {
double length, width, height;
public Cubic(double length, double width, double height) {
this.length = length;
this.width = width;
this.height = height;
}
@Override
public Object cloneMe() throws CloneNotSupportedException {
//调用从Object类继承的clone()方法；
Cubic object=(Cubic) clone();
return object;
}
}模式使用：
public class CubicTest {
public static void main(String[] args) {
Cubic cubic = new Cubic(12, 20, 66);
System.out.println("cubic的长、宽和高：");
System.out.println(cubic.length + "," + cubic.width + ","
+ cubic.height);
try {
Cubic cubicopy = (Cubic) cubic.cloneMe();
System.out.println("cubicopy的长、宽和高：");
System.out.println(cubicopy.length + "," + cubicopy.width + ","
+ cubicopy.height);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}深拷贝：
具体原型：
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;
public class Goat implements Prototype, Serializable {
StringBuffer color;
public StringBuffer getColor() {
return color;
}
public void setColor(StringBuffer color) {
this.color = color;
}
@Override
public Object cloneMe() throws CloneNotSupportedException {
Object object = null;
try {
ByteArrayOutputStream outOne = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream outTwo = new ObjectOutputStream(outOne);
// 将原型吸入对象输出流
outTwo.writeObject(this);
ByteArrayInputStream inOne = new ByteArrayInputStream(
outOne.toByteArray());
ObjectInputStream inTwo = new ObjectInputStream(inOne);
// 创建新对象：原型复制品
object = inTwo.readObject();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return object;
}
}模式使用：
public class GoatTest {
public static void main(String[] args) {
Goat goat = new Goat();
goat.setColor(new StringBuffer("白色的山羊"));
System.out.println("goat 是" + goat.getColor());
try {
Goat goatCopyGoat = (Goat) goat.cloneMe();
System.out.println("goatCopy是" + goatCopyGoat.getColor());
System.out.println("goatCopy将自己的颜色改变成黑色");
goatCopyGoat.setColor(new StringBuffer("黑色的山羊"));
System.out.println("goat仍然是" + goat.getColor());
System.out.println("goatCopy是" + goatCopyGoat.getColor());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}总结：
Prototype模式中实现起来最困难的地方就是内存复制操作，所幸在Java中提供了clone()方法替我们做了绝大部分事情。在其他语言之中，一种比较简单的方法是可以考虑使用序列化技术（Serilization）来完成对象的复制。
在Java语言中clone()方法完成的是浅拷贝的克隆，如果需要深拷贝，也可以考虑使用序列化来完成，当然这样比起Native的clone()方法来说，效率差了很多，所以更加推荐的方法是针对类中包含的复杂对象情况，重写clone()方法，多次调用父类的clone()来完成，虽然要多写不少代码，但是保证了效率。
