克隆羊問題
現(xiàn)在有一只羊 tom，姓名為: tom, 年齡為：1壕探，顏色為：白色逆甜，請編寫程序創(chuàng)建和 tom 羊 屬性完全相同的 10只羊。
1. 傳統(tǒng)方式解決克隆羊問題
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());
Sheep sheep6 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
Sheep sheep7 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
Sheep sheep8 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
Sheep sheep9 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
Sheep sheep10 = new Sheep(sheep.getName(), sheep.getAge(), sheep.getColor());
傳統(tǒng)的方式的優(yōu)缺點
優(yōu)點是比較好理解距帅，簡單易操作。
在創(chuàng)建新的對象時括堤，總是需要重新獲取原始對象的屬性碌秸，如果創(chuàng)建的對象比較復(fù)雜時，效率較低
總是需要重新初始化對象悄窃，而不是動態(tài)地獲得對象運行時的狀態(tài), 不夠靈活
改進的思路分析
思路：Java 中 Object 類是所有類的根類讥电，Object 類提供了一個 clone()方法，該方法可以將一個 Java 對象復(fù)制一份轧抗，但是需要實現(xiàn) clone 的 Java 類必須要實現(xiàn)一個接口 Cloneable恩敌，該接口表示該類能夠復(fù)制且具有復(fù)制的能力 =>原型模式
原型模式-基本介紹
基本介紹
- 原型模式(Prototype 模式)是指：用原型實例指定創(chuàng)建對象的種類，并且通過拷貝這些原型横媚，創(chuàng)建新的對象
- 原型模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計模式纠炮，允許一個對象再創(chuàng)建另外一個可定制的對象月趟，無需知道如何創(chuàng)建的細節(jié)
- 工作原理是:通過將一個原型對象傳給那個要發(fā)動創(chuàng)建的對象，這個要發(fā)動創(chuàng)建的對象通過請求原型對象拷貝它們自己來實施創(chuàng)建恢口，即 對象.clone()
2.原型模式的使用
代碼展示
public class Sheep implements Cloneable {
private String name;
private int age;
private String color;
public Sheep(String name, Integer age, String color) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
this.color = color;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
@Override
protected Object clone() {
Sheep sheep = null;
try {
sheep = (Sheep) super.clone();
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
return sheep;
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//原型模式做法
Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
Sheep sheep2 = (Sheep)sheep.clone();
Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone();
Sheep sheep4 = (Sheep)sheep.clone();
Sheep sheep5 = (Sheep)sheep.clone();
System.out.println(sheep);
System.out.println(sheep2);
System.out.println(sheep3);
System.out.println(sheep4);
System.out.println(sheep5);
}
}
image.png
3.Spring中的使用
image.png
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4.淺拷貝和深拷貝
4.1 淺拷貝的介紹
- 對于數(shù)據(jù)類型是基本數(shù)據(jù)類型的成員變量孝宗，淺拷貝會直接進行值傳遞，也就是將該屬性值復(fù)制一份給新的對象耕肩。
- 對于數(shù)據(jù)類型是引用數(shù)據(jù)類型的成員變量因妇，比如說成員變量是某個數(shù)組、某個類的對象等看疗，那么淺拷貝會進行引用傳遞沙峻，也就是只是將該成員變量的引用值（內(nèi)存地址）復(fù)制一份給新的對象。因為實際上兩個對象的該成員變量都指向同一個實例两芳。在這種情況下摔寨，在一個對象中修改該成員變量會影響到另一個對象的該成員變量值
- 前面我們克隆羊就是淺拷貝
- 淺拷貝是使用默認(rèn)的 clone()方法來實現(xiàn)
sheep = (Sheep) super.clone();
- 基本數(shù)據(jù)類型
基本數(shù)據(jù)類型只有8種，可按照如下分類
①整數(shù)類型：long怖辆、int是复、short、byte
②浮點類型：float竖螃、double
③字符類型：char
④布爾類型：boolean - 引用數(shù)據(jù)類型
引用數(shù)據(jù)類型非常多淑廊，大致包括：
類、 接口類型特咆、 數(shù)組類型季惩、 枚舉類型、 注解類型腻格、 字符串型
例如画拾，String類型就是引用類型。
image.png
public class Sheep implements Cloneable {
private String name;
private int age;
private String color;
public Sheep friend;
public Sheep(String name, Integer age, String color) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
this.color = color;
}
}
main中
Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
sheep.friend = new Sheep("jack", 2, "黑色");
Sheep sheep2 = (Sheep)sheep.clone();
Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone();
Sheep sheep4 = (Sheep)sheep.clone();
Sheep sheep5 = (Sheep)sheep.clone();
System.out.println(sheep+ " : "+ sheep.friend.hashCode());
System.out.println(sheep2+ " : "+ sheep2.friend.hashCode());
System.out.println(sheep3+ " : "+ sheep3.friend.hashCode());
System.out.println(sheep4+ " : "+ sheep4.friend.hashCode());
System.out.println(sheep5+ " : "+ sheep.friend.hashCode());
image.png
疑問：
//原型模式做法
Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
sheep.friend = new Sheep("jack", 2, "黑色");
Sheep sheep2 = (Sheep)sheep.clone();
Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone();
Sheep sheep4 = (Sheep)sheep.clone();
Sheep sheep5 = (Sheep)sheep.clone();
System.out.println(sheep.hashCode()+ " : "+ sheep.friend.hashCode());
System.out.println(sheep2.hashCode()+ " : "+ sheep2.friend.hashCode());
System.out.println(sheep3.hashCode()+ " : "+ sheep3.friend.hashCode());
System.out.println(sheep4.hashCode()+ " : "+ sheep4.friend.hashCode());
System.out.println(sheep5.hashCode()+ " : "+ sheep.friend.hashCode());
image.png
4.2 深拷貝基本介紹
復(fù)制對象的所有基本數(shù)據(jù)類型的成員變量值
為所有引用數(shù)據(jù)類型的成員變量申請存儲空間菜职，并復(fù)制每個引用數(shù)據(jù)類型成員變量所引用的對象青抛，直到該對象可達的所有對象。也就是說酬核，對象進行深拷貝要對整個對象(包括對象的引用類型)進行拷貝
深拷貝實現(xiàn)方式 1：重寫 clone 方法來實現(xiàn)深拷貝
深拷貝實現(xiàn)方式 2：通過對象序列化實現(xiàn)深拷貝(推薦)
public class DeepCloneableTarget implements Serializable, Cloneable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String cloneName;
private String cloneClass;
//構(gòu)造器
public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) {
this.cloneName = cloneName;
this.cloneClass = cloneClass;
}
//因為該類的屬性蜜另，都是 String , 因此我們這里使用默認(rèn)的 clone 完成即可
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
package com.cn.bean;
import java.io.*;
public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable {
public String name; //String 屬 性
public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用類型
public DeepProtoType() {
super();
}
//深拷貝 - 方式 1 使用 clone 方法
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Object deep = null;
//這里完成對基本數(shù)據(jù)類型(屬性)和 String 的克隆
deep = super.clone();
//對引用類型的屬性，進行單獨處理
DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType) deep;
deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget) deepCloneableTarget.clone();
return deepProtoType;
}
///深拷貝 - 方式 2 通過對象的序列化實現(xiàn) (推薦)
public Object deepClone() {
//創(chuàng)建流對象
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); //當(dāng)前這個對象以對象流的方式輸出
//反序列化
bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ois = new ObjectInputStream(bis);
DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType) ois.readObject();
return copyObj;
} catch (Exception e) {
return null;
} finally {
//關(guān)閉流
try {
bos.close();
oos.close();
bis.close();
ois.close();
} catch (Exception e2) {
System.out.println(e2);
}
}
}
}
package com.cn.bean;
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 完成深拷貝
DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.clone();
System.out.println("使用 clone 方法");
System.out.println("p.name=" + p.name + " p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
System.out.println("p2.name=" + p2.name + " p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());
// 方式 2 完成深拷貝
DeepProtoType p3 = (DeepProtoType) p.deepClone();
System.out.println("通過對象的序列化實現(xiàn)");
System.out.println("p.name=" + p.name + " p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
System.out.println("p3.name=" + p3.name + " p2.deepCloneableTarget=" + p3.deepCloneableTarget.hashCode());
}
}
image.png
5. 原型模式的注意事項和細節(jié)
- 創(chuàng)建新的對象比較復(fù)雜時嫡意，可以利用原型模式簡化對象的創(chuàng)建過程举瑰，同時也能夠提高效率
- 不用重新初始化對象，而是動態(tài)地獲得對象運行時的狀態(tài)
- 如果原始對象發(fā)生變化(增加或者減少屬性)蔬螟，其它克隆對象的也會發(fā)生相應(yīng)的變化嘶居，無需修改代碼
- 在實現(xiàn)深克隆的時候可能需要比較復(fù)雜的代碼
- 缺點：需要為每一個類配備一個克隆方法，這對全新的類來說不是很難，但對已有的類進行改造時邮屁，需要修改其源代碼，違背了 ocp 原則菠齿，這點請同學(xué)們注意.
6. 應(yīng)用場景
原型模式通常適用于以下場景佑吝。
- 對象之間相同或相似，即只是個別的幾個屬性不同的時候绳匀。
- 創(chuàng)建對象成本較大芋忿，例如初始化時間長，占用CPU太多疾棵，或者占用網(wǎng)絡(luò)資源太多等戈钢，需要優(yōu)化資源。
- 創(chuàng)建一個對象需要繁瑣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備或訪問權(quán)限等是尔，需要提高性能或者提高安全性殉了。
- 系統(tǒng)中大量使用該類對象，且各個調(diào)用者都需要給它的屬性重新賦值拟枚。
