被说了很多遍的设计模式---原型模式

[把你的理性思维慢慢变成条件反射]

本文，我们讲介绍原型模式，文章主题结构与上位一致。惯例，先来看看我们示例工程的环境：

操作系统：win7 x64

其他软件：eclipse mars，jdk7

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经典问题：

对象复制，克隆。

思路分析：

要点一：支持浅克隆。

要点二：支持深克隆。

示例工程：

错误写法：

创建Templet.java文件，具体内容如下：

package com.csdn.ingo.gof_prototype;public class Window {public static void main(String[] args) {Templet a = new Templet("TempletA");a.setContext("AAAAA");a.setTime("010101");a.setCompany("CompanyA");Templet b = a;b.setName("TempletB");Templet c = a;c.setName("TempletC");a.display();b.display();c.display();System.out.println(a.hashCode());System.out.println(b.hashCode());System.out.println(c.hashCode());}}

错误原因：

首先，我们先观察上面main方法输出内容：

name:TempletC,context:AAAAA,time:010101,company:CompanyAname:TempletC,context:AAAAA,time:010101,company:CompanyAname:TempletC,context:AAAAA,time:010101,company:CompanyA171982551719825517198255

ABC三个对象在内存当中的地址完全相同，即代表同一个对象。（这部分概念非常基础，请各位看官牢记）。

推荐写法（1）：浅克隆（值类型）

创建Prototype.java文件，具体内容如下：

package com.csdn.ingo.gof_prototype.one;public abstract class Prototype {private String id;public Prototype(String id){this.id=id;}public String getId() {return id;}public void setId(String id) {this.id = id;}public abstract Prototype Clone();}

创建ConcretePrototypeA文件，具体内容如下：

package com.csdn.ingo.gof_prototype.one;public class ConcretePrototypeA extends Prototype implements Cloneable {public ConcretePrototypeA(String id) {super(id);}@Overridepublic Prototype Clone() {return (Prototype) this.clone();}@Overridepublic Object clone() {ConcretePrototypeA cpa = null;try {cpa = (ConcretePrototypeA) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return cpa;}}

创建Window.java文件，具体内容如下：

package com.csdn.ingo.gof_prototype.one;public class Window {public static void main(String[] args) {ConcretePrototypeA a = new ConcretePrototypeA("ingo");ConcretePrototypeA b = (ConcretePrototypeA)a.Clone();System.out.println(a.hashCode());System.out.println(b.hashCode());}}

观察输出：

114919720761102

推荐写法（2）：浅克隆（引用类型）

创建Collection.java文件，具体内容如下：

package com.csdn.ingo.gof_prototype.two;import com.csdn.ingo.gof_prototype.one.ConcretePrototypeA;public class Collection implements Cloneable {private String prop1;private String prop2;public String getProp1() {return prop1;}public void setProp1(String prop1) {this.prop1 = prop1;}public String getProp2() {return prop2;}public void setProp2(String prop2) {this.prop2 = prop2;}@Overridepublic Object clone() {Collection co = null;try {co = (Collection) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return co;}}

创建ConcretePrototypeA.java文件，具体内容如下：

package com.csdn.ingo.gof_prototype.two;public class ConcretePrototypeA extends Prototype implements Cloneable {private Collection collection =new Collection();public Collection getCollection() {return collection;}public void setCollection(Collection collection) {this.collection = collection;}public ConcretePrototypeA(String id) {super(id);}@Overridepublic Prototype Clone() {return (Prototype) this.clone();}@Overridepublic Object clone() {ConcretePrototypeA ca = null;try {ca = (ConcretePrototypeA) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return ca;}}

创建Prototype.java文件，具体内容如下：

package com.csdn.ingo.gof_prototype.two;public abstract class Prototype {private String id;public Prototype(String id){this.id=id;}public String getId() {return id;}public void setId(String id) {this.id = id;}public abstract Prototype Clone();}

创建Window.java文件，具体内容如下：

package com.csdn.ingo.gof_prototype.two;public class Window {public static void main(String[] args) {ConcretePrototypeA a = new ConcretePrototypeA("ingo");ConcretePrototypeA b = (ConcretePrototypeA)a.Clone();Collection ca = a.getCollection();ca.setProp1("a1");ca.setProp2("a2");Collection cb = b.getCollection();cb.setProp1("b1");cb.setProp2("b2");System.out.println(a.hashCode());System.out.println(b.hashCode());System.out.println(a.getCollection().hashCode());System.out.println(b.getCollection().hashCode());}}

观察输出：

1396421151050423116477031164770

推荐写法（3）：深克隆（专用）

创建Colleation.java文件，具体内容如下：

package com.csdn.ingo.gof_prototype.three;import com.csdn.ingo.gof_prototype.two.ConcretePrototypeA;public class Collection implements Cloneable{private String date;private String company;public String getDate() {return date;}public void setDate(String date) {this.date = date;}public String getCompany() {return company;}public void setCompany(String company) {this.company = company;}@Overridepublic Object clone(){Collection ca = null;try {ca = (Collection) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return ca;}@Overridepublic String toString() {return "Collection [date=" + date + ", company=" + company + "]";}}

创建Prototype.java文件，具体内容如下：

package com.csdn.ingo.gof_prototype.three;public class Prototype implements Cloneable {private String name;private Collection work;public Prototype(String name){this.name = name;work = new Collection();}private Prototype(Collection work){this.work = (Collection)work.clone();}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Collection getWork() {return work;}public void setWork(Collection work) {this.work = work;}public void setWke(String date,String company){work.setDate(date);work.setCompany(company);}@Overridepublic String toString() {return "Prototype [name=" + name + ", work=" + work.toString() + "]";}@Overridepublic Object clone(){Prototype ca = new Prototype(this.work);ca.setName(name);return ca;}}

创建Window.java文件，具体内容如下：

package com.csdn.ingo.gof_prototype.three;public class Window {public static void main(String[] args) {Prototype a = new Prototype("ingo");System.out.println(a.hashCode());a.setWke("01", "aaa");Prototype b = (Prototype)a.clone();System.out.println(b.hashCode());b.setWke("02", "bbb");Prototype c = (Prototype)a.clone();System.out.println(c.hashCode());c.setWke("03", "ccc");System.out.println(a.toString());System.out.println(b.toString());System.out.println(c.toString());}}

推荐写法（4）：深克隆（通用）

创建Collection.java文件，具体内容如下：

package com.csdn.ingo.gof_prototype.four;import java.io.Serializable;public class Collection implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L;private String date;private String company;public String getDate() {return date;}public void setDate(String date) {this.date = date;}public String getCompany() {return company;}public void setCompany(String company) {this.company = company;}@Overridepublic Object clone() {Collection ca = null;try {ca = (Collection) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return ca;}@Overridepublic String toString() {return "Collection [date=" + date + ", company=" + company + "]";}}

创建Prototype.java文件，具体内容如下；

package com.csdn.ingo.gof_prototype.four;import java.io.ByteArrayInputStream;import java.io.ByteArrayOutputStream;import java.io.IOException;import java.io.ObjectInputStream;import java.io.ObjectOutputStream;import java.io.Serializable;public class Prototype implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L;private String name;private Collection work;public Prototype(String name) {this.name = name;work = new Collection();}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Collection getWork() {return work;}public void setWork(Collection work) {this.work = work;}public void setWke(String date, String company) {work.setDate(date);work.setCompany(company);}@Overridepublic String toString() {return "Prototype [name=" + name + ", work=" + work.toString() + "]";}public Prototype clone() {ByteArrayOutputStream bao = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream oos;try {oos = new ObjectOutputStream(bao);oos.writeObject(this);ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bao.toByteArray());ObjectInputStream ois;ois = new ObjectInputStream(bis);return (Prototype) ois.readObject();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (ClassNotFoundException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}return null;}}

创建Window.java文件，具体内容如下：

package com.csdn.ingo.gof_prototype.four;public class Window {public static void main(String[] args) {Prototype a = new Prototype("ingo");System.out.println(a.hashCode());a.setWke("01", "aaa");Prototype b = (Prototype)a.clone();System.out.println(b.hashCode());b.setWke("02", "bbb");Prototype c = (Prototype)a.clone();System.out.println(c.hashCode());c.setWke("03", "ccc");System.out.println(a.toString());System.out.println(b.toString());System.out.println(c.toString());}}<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;"></span>

问题：浅克隆与深克隆的区别？

浅克隆：被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用都仍然指向原来的对象。换句话说：对象成员变量中的简单类型都被复制，而引用对象类型，只复制引用，仍然指向原有对象，该对象仍然只有一份。

深克隆：被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，所有的对其他对象的引用也复制一份引用的对象。换句话说：对象成员变量中的简单类型都被复制，而引用对象类型，不止复制引用，而是将引用对象也复制一份。

模式总结：

标准UML结构图：

概念总结：

原型模式：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过开配这些原型创建新的对象。

组成部分：Prototype（原型类），ConcretePrototype（具体子类）两部分组成。

注：本文仅以Java为例说明，其他语言的原型模式，请各位看官自行学习。

反思：

应用场景：

1. 创建相似的对象。
2. 在上面的基础之上，创建新对象的花费资源较多，耗时较长的场景。
3. 对象变化较小，并需要长时间保存时，在系统内创建备份时。
4. 对象中含有组合属性，并且对象数量较少，考虑执行效率时。

优点：

1. 当对象较为复杂，通过原型模式可以简化创建过程，提高创建效率。
2. 扩展性好。客户端直接与抽象类进行交互，提高了双方的灵活性，扩展性。
3. 提供深克隆，浅克隆两种方式供其使用。

缺点：

1. 必须要为每一个对象创建一个克隆方法，克隆对象的任何改变，将直接违反“开闭原则”。
2. 深克隆的过程需要IO等多个复杂过程。需要及时处理异常情况。
3. 深层嵌套的克隆难于管理及实现。

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至此，被说了很多遍的设计模式---原型模式 结束

参考资料：

图书：《大话设计模式》

其他博文：http://blog.csdn.NET/lovelion/article/details/7563445