笃迩讦 发表于 2025-6-1 21:21:15

【设计模式】从零开始,用原型模式简化你的Java对象创建过程!

概述

用一个已经创建的实例作为原型,通过复制该原型对象来创建一个和原型对象相同的新对象。
结构

原型模式包含如下角色:

[*]抽象原型类:规定了具体原型对象必须实现的的 clone() 方法。
[*]具体原型类:实现抽象原型类的 clone() 方法,它是可被复制的对象。
[*]访问类:使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。
接口类图如下:

实现

原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆。
浅克隆:创建一个新对象,新对象的属性和原来对象完全相同,对于非基本类型属性,仍指向原有属性所指向的对象的内存地址。深克隆:创建一个新对象,属性中引用的其他对象也会被克隆,不再指向原有对象地址。
Java中的Object类中提供了 clone() 方法来实现浅克隆。 Cloneable 接口是上面的类图中的抽象原型类,而实现了Cloneable接口的子实现类就是具体的原型类。代码如下:
Realizetype(具体的原型类):
public class Realizetype implements Cloneable {

    public Realizetype() {
      System.out.println("具体的原型对象创建完成!");
    }

    @Override
    protected Realizetype clone() throws CloneNotSupportedException {
      System.out.println("具体原型复制成功!");
      return (Realizetype) super.clone();
    }
}PrototypeTest(测试访问类):
public class PrototypeTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
      Realizetype r1 = new Realizetype();
      Realizetype r2 = r1.clone();

      System.out.println("对象r1和r2是同一个对象?" + (r1 == r2));
    }
}案例

用原型模式生成“三好学生”奖状
同一学校的“三好学生”奖状除了获奖人姓名不同,其他都相同,可以使用原型模式复制多个“三好学生”奖状出来,然后在修改奖状上的名字即可。
类图如下:

代码如下:
//奖状类
public class Citation implements Cloneable {
    private String name;

    public void setName(String name) {
      this.name = name;
    }

    public String getName() {
      return (this.name);
    }

    public void show() {
      System.out.println(name + "同学:在2020学年第一学期中表现优秀,被评为三好学生。特发此状!");
    }

    @Override
    public Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
      return (Citation) super.clone();
    }
}

//测试访问类
public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
      Citation c1 = new Citation();
      c1.setName("张三");

      //复制奖状
      Citation c2 = c1.clone();
      //将奖状的名字修改李四
      c2.setName("李四");

      c1.show();
      c2.show();
    }
}使用场景


[*]对象的创建非常复杂,可以使用原型模式快捷的创建对象。
[*]性能和安全要求比较高。
扩展(深克隆)

将上面的“三好学生”奖状的案例中Citation类的name属性修改为Student类型的属性。代码如下:
//奖状类
public class Citation implements Cloneable {
    private Student stu;

    public Student getStu() {
      return stu;
    }

    public void setStu(Student stu) {
      this.stu = stu;
    }

    void show() {
      System.out.println(stu.getName() + "同学:在2020学年第一学期中表现优秀,被评为三好学生。特发此状!");
    }

    @Override
    public Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
      return (Citation) super.clone();
    }
}

//学生类
public class Student {
    private String name;
    private String address;

    public Student(String name, String address) {
      this.name = name;
      this.address = address;
    }

    public Student() {
    }

    public String getName() {
      return name;
    }

    public void setName(String name) {
      this.name = name;
    }

    public String getAddress() {
      return address;
    }

    public void setAddress(String address) {
      this.address = address;
    }
}

//测试类
public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {

      Citation c1 = new Citation();
      Student stu = new Student("张三", "西安");
      c1.setStu(stu);

      //复制奖状
      Citation c2 = c1.clone();
      //获取c2奖状所属学生对象
      Student stu1 = c2.getStu();
      stu1.setName("李四");

      //判断stu对象和stu1对象是否是同一个对象
      System.out.println("stu和stu1是同一个对象?" + (stu == stu1));

      c1.show();
      c2.show();
    }
}运行结果为:

说明:stu对象和stu1对象是同一个对象,就会产生将stu1对象中name属性值改为“李四”,两个Citation(奖状)对象中显示的都是李四。这就是浅克隆的效果,对具体原型类(Citation)中的引用类型的属性进行引用的复制。这种情况需要使用深克隆,而进行深克隆需要使用对象流。代码如下:
public class CitationTest1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
      Citation c1 = new Citation();
      Student stu = new Student("张三", "西安");
      c1.setStu(stu);

      //创建对象输出流对象
      ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\b.txt"));
      //将c1对象写出到文件中
      oos.writeObject(c1);
      oos.close();

      //创建对象出入流对象
      ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\b.txt"));
      //读取对象
      Citation c2 = (Citation) ois.readObject();
      //获取c2奖状所属学生对象
      Student stu1 = c2.getStu();
      stu1.setName("李四");

      //判断stu对象和stu1对象是否是同一个对象
      System.out.println("stu和stu1是同一个对象?" + (stu == stu1));

      c1.show();
      c2.show();
    }
}运行结果为:

注意:Citation类和Student类必须实现Serializable接口,否则会抛NotSerializableException异常。
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