设计模式[3]-原型模式

代码：https://gitee.com/Aes_yt/design-pattern

原型模式

概念

原型模式将一个已经创建的实例作为原型，复制出一个和原型相同的新对象。

包括三种角色：

• 抽象原型：抽象角色，提供具体原型需要实现的接口
• 具体原型：被复制的对象，实现抽象原型的接口
• 客户端：发出创建对象的请求。

例子：

先看一个简单的例子，我们设计一个Cloneable接口作为抽象原型，一个Dog类作为具体原型，Dog类关联一个Color类，然后用测试类做客户端来准备复制对象。

Cloneable：

public interface Cloneable<T> {
    T clone();
}

Color：

@Data
public class Color {
    private String name;

    public Color(String name) {
        this.name = name;
    }
}

Dog：

@Data
public class Dog implements Cloneable<Dog> {
    private String name;
    private Color color;

    public Dog() {
        System.out.println("Dog 构造函数。");
    }

    @Override
    public Dog clone() {
        Dog dog = new Dog();
        dog.setColor(this.color);
        dog.setName(this.name);
        return dog;
    }
}

DogTest：

class DogTest {
    @Test
    void show() {
        Dog dog = new Dog();
        dog.setName("小白");
        dog.setColor(new Color("白色"));

        Dog dog2 = dog.clone();
        System.out.println(dog == dog2);
        System.out.println(dog.getColor() == dog2.getColor());

        System.out.println("dog:" + dog.getColor().getName());
        System.out.println("dog2:" + dog2.getColor().getName());

        dog.getColor().setName("黑色");

        System.out.println("dog:" + dog.getColor().getName());
        System.out.println("dog2:" + dog2.getColor().getName());
    }
}

输出：

Dog 构造函数。
Dog 构造函数。
false
true
dog:白色
dog2:白色
dog:黑色
dog2:黑色

分析

首先，我们创建了一个Cloneable接口，然后创建Dog类的实现实现这个接口 ，重写clone()方法，来表示这个类是采用原型模式，这个类可以被复制。

具体的复制方法，在clone()方法中，实例化了Dog类，并赋值给新类。

从DogTest中我们发现了，dog实例对象和复制出来的dog2实例对象是不相等的，说明这是两个类，但是，我们发现了，dog.getColor() 和 dog2.getColor()其实指向的是同一个地址。这就是浅拷贝，只拷贝了数值或者对象的地址，这种情况下，对dog的color做出修改会影响到dog2的color对象的内容。

改进

首先，可以将Color类也实现Cloneable接口，重写clone接口。

@Data
public class Color implements Cloneable<Color>{
    private String name;

    public Color(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public Color clone() {
        return new Color(this.name);
    }
}

然后，修改Dog类的clone方法，对Color的对象进行clone。

Dog:

    @Override
    public Dog clone() {
        Dog dog = new Dog();
//        dog.setColor(this.color);
        dog.setColor(this.color.clone());
        dog.setName(this.name);
        return dog;
    }

最后执行测试类，输出：

Dog 构造函数。
Dog 构造函数。
false
false
dog:白色
dog2:白色
dog:黑色
dog2:白色

结果第四行 dog.getColor() == dog2.getColor() 的输出是false，第7行，dog改变颜色变成黑色，没有影响到第8行dog2的白色。拷贝成功。

拓展

java中也有用到原型模式，java.lang.Object 中就有 clone 方法，所以一个对象只需要实现 java.lang.Cloneable接口，然后调用Object类中的clone方法，即可完成对象的拷贝。但是Object类中的clone方法是浅拷贝，而且实现并不是通过像上面的例子一样，通过构造方法直接实例化一个对象出来。

利用自带的Clone方法，实现浅拷贝，代码如下：

@Data
public class Dog implements java.lang.Cloneable {
    private String name;
    private Color color;

    public Dog() {
        System.out.println("Dog 构造函数。");
    }

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

深拷贝利用Color类的clone方法，或者通过对象的序列化实现，就不细说了。