五分钟 掌握 原型模式

 

大家好，分钟我是掌握老田，今天我给大家分享设计模式中的原型原型模式。用贴切的模式生活故事，以及真实项目场景来讲设计模式，分钟最后用一句话来总结这个设计模式。掌握

故事

还记得大四那年找工作，原型无意中我得从网上找到一份相对漂亮的模式程序员简历模板，然后全班同学开启疯狂的分钟简历拷贝(U盘)。同时也闹出了一个笑话，掌握有几位同学，原型拷贝过去的模式简历，内容完全没改，分钟名字都没有改，掌握截止投给面试官(校招面试官)。原型后来，结果大家也应该能猜出来，大家都去实习了，部分人还在找工作。后面公司面试官和同伴的其他同学反馈：收到一毛一样的简历，好几份，回来大家一聊就知道问题出哪里了，承认了自己拷贝过去完全没改就拿出去投了，害，尴尬的一匹。源码库

把简历拷贝分为为两种：

一种是拷贝简历，然后把信息修改成自己的 另外一种是，拷贝简历，内容什么都不改。

原型模式定义

Specify the kinds of objects to create using a prototype instance ,and create new objects by coping this prototype

大致意思：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。

原型模式：Prototype Pattern，属于创建型模式。

调用者不需要知道任何创建细节，也不用调用构造方法来创建对象。

使用场景

原型模式有如下使用场景：

类初始化消耗资源较多 new产生的一个对象需要非常繁琐的过程(数据准备、访问权限等) 构造函数比较复杂 循环体内生成大量对象时 在Spring中，原型模式应用的非常广泛，例如:scope=prototype

我们可以将一些getter和setter之类封装成一个工厂方法，然后对于使用的人来说，调用方法就可以了，不需要知道里面的getter和setter是怎么处理的。我们也可以使用JDK提供的实现Cloneable接口，实现快速复制。

创建对象的站群服务器四种方式：

new、反射、克隆、序列化

实际案例

大家是否有遇到过这种常见，就是项目中规定，不能把与数据库表映射的entity类返回给前端，所以通常返回给前端的有各种O，比如：XxxVO、XxxBO、XxxDTO...

这时候就会出现下面的场景，大家也想已经猜到了。

下面是与数据库表映射的UserEntity实体类。

public class UserEntity {      private Long id;     private String name;     private Integer age;     //....可能还有很多属性     //省略getter setter } 

返回给前端或者调用方的UserVO实体类。

public class UserVO {      private Long id;     private String name;     private Integer age;     //....可能还有很多属性     //省略getter setter } 

此时，从数据库里查出来的UserEntity需要转换成UserVO，然后再返回给前端(或者调用方)。

public class ObjectConvertUtil {      public static UserVo convertUserEntityToUserVO(UserEntity userEntity) {          if (userEntity == null) {              return null;         }         UserVo userVo = new UserVo();         userVo.setId(userEntity.getId());         userVo.setName(userEntity.getName());         userVo.setAge(userEntity.getAge());          //如果还有更多属性呢？         return userVo;     } } 

从这个util类中，我们可以看出，如果一个类的属性有几十个，上百个的，这代码量是不是亿华云有点恐怖?

于是，我们通常都会使用一些工具类来处理，比如常见有以下：

BeanUtils.copy(); JSON.parseObject() Guava工具类 ..... 

这些工具类就用到了原型模式。

通过一个对象，创建一个新的对象。

也把原型模式称之为对象的拷贝、克隆。

其实对象的克隆分浅克隆和深克隆，下面我们就来聊聊浅克隆和深克隆。

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，仍指向原来对象的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。

我们先来聊聊浅克隆，都喜欢由浅入深。

浅克隆

比如，我现在相对用户信息User进行克隆，但是User中有用户地址信息UserAddress属性。

以下是代码的实现：

//用户地址信息 public class UserAddress  implements Serializable{      private String province;     private String cityCode;     public UserAddress(String province, String cityCode) {          this.province = province;         this.cityCode = cityCode;     } } //用户信息 public class User implements Cloneable {      private int age;     private String name;     //用户地址信息     private UserAddress userAddress;     //getter setter 省略     @Override     protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {           return super.clone();     } } //测试 public class UserTest {      public static void main(String[] args) throws Exception {          User user = new User();         user.setAge(20);         user.setName("田维常");         UserAddress userAddress = new UserAddress("贵州", "梵净山");         user.setUserAddress(userAddress);         User clone = (User) user.clone();         System.out.println("克隆前后UserAddress比较：" + (user.getUserAddress() == clone.getUserAddress()));     } } 

输出结果

克隆前后 UserAddress 比较：true 

两个对象属性 UserAddress 指向的是同一个地址。

这就是所谓的浅克隆，只是克隆了对象，对于该对象的非基本类型属性，仍指向原来对象的属性所指向的对象的内存地址。

关系如下：

深克隆

关于深克隆，我们来用一个很经典的案例，西游记里的孙悟空。一个孙悟空能变成n多个孙悟空，手里都会拿着一个金箍棒。

按照前面的浅克隆，结果就是：孙悟空倒是变成很多孙悟空，但是金箍棒用的是同一根。

深克隆的结果是：孙悟空变成了很多个，金箍棒也变成很多个根。

下面我们用代码来实现：

//猴子，有身高体重和生日 public class Monkey {      public int height;     public int weight;     public Date birthday; } 

孙悟空也是猴子，兵器 孙悟空有个金箍棒：

import java.io.Serializable; //孙悟空的金箍棒 public class JinGuBang implements Serializable{      public float  h=100;     public float  d=10;     //金箍棒变大     public void big(){          this.h *=10;         this.d *=10;     }     //金箍棒变小     public void small(){          this.h /=10;         this.d /=10;     } } 

齐天大圣孙悟空：

import java.io.*; import java.util.Date; //孙悟空有七十二变,拔猴毛生成一个金箍棒 //使用JDK的克隆机制， //实现Cloneable并重写clone方法 public class QiTianDaSheng extends Monkey implements Cloneable, Serializable {      public JinGuBang jinGuBang;     public QiTianDaSheng() {          this.birthday = new Date();         this.jinGuBang = new JinGuBang();     }     @Override     protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {          return this.deepClone();     }     //深克隆     public QiTianDaSheng deepClone() {          try {              //内存中操作完成、对象读写，是通过字节码直接操作             //与序列化操作类似             ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();             ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);             oos.writeObject(this);             ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());             ObjectInputStream bis = new ObjectInputStream(bais);             //完成一个新的对象,底层是使用new创建的一个对象             //详情可以了解readObject方法             QiTianDaSheng qiTianDaSheng = (QiTianDaSheng) bis.readObject();             //每个猴子的生日不一样，所以每次拷贝的时候，把生日改一下             qiTianDaSheng.birthday = new Date();             return qiTianDaSheng;         } catch (Exception ex) {              ex.printStackTrace();             return null;         }     }     //浅克隆，就是简单的赋值     public QiTianDaSheng shalllowClone(QiTianDaSheng target) {          QiTianDaSheng qiTianDaSheng = new QiTianDaSheng();         qiTianDaSheng.height = target.height;         qiTianDaSheng.weight = target.weight;         qiTianDaSheng.jinGuBang = target.jinGuBang;         qiTianDaSheng.birthday = new Date();         return qiTianDaSheng;     } } 

接着我们就来测试一下：

public class DeepCloneTest {      public static void main(String[] args) {          QiTianDaSheng qiTianDaSheng = new QiTianDaSheng();         try {              QiTianDaSheng newObject = (QiTianDaSheng) qiTianDaSheng.clone();             System.out.print("深克隆后 ");             System.out.println("金箍棒是否一直：" + (qiTianDaSheng.jinGuBang == newObject.jinGuBang));         } catch (Exception ex) {              ex.printStackTrace();         }         QiTianDaSheng newObject=qiTianDaSheng.shalllowClone(qiTianDaSheng);         System.out.print("浅克隆后 ");         System.out.println("金箍棒是否一直：" + (qiTianDaSheng.jinGuBang == newObject.jinGuBang));     } } 

输出结果为：

深克隆后 金箍棒是否一直：false 浅克隆后 金箍棒是否一直：true 

结论

深克隆后每个孙悟空都有自己的金箍棒，而浅克隆后每个孙悟空用的金箍棒实质上还是同一根。

总结

切记：深和浅，指的是克隆对象里的属性(引用类型)是否指向同一个内存地址。

为了更深刻的理解深克隆和浅克隆，我们回答文中的简历拷贝的故事。

深拷贝：拷贝一份简历，然后对简历中的信息进行修改成自己的 浅拷贝：拷贝一份简历，简历内容完全不变

优点：

Java 原型模式基于内存二进制流复制，比直接 new 的性能会更好一些。 可以利用深克隆保存对象状态，存一份旧的(克隆出来)，在对其修改，可以充当一个撤销功能。

缺点：

需要配置 clone 方法，改造时需要对已有类进行修改，违背 “开闭原则”。 如果对象间存在多重嵌套引用时，每一层都需要实现克隆。

我们从原型模式的定义，使用场景，真实案例、浅克隆、深克隆、优缺点等方面，对原型模式进行了一个全面的讲解。

一句话总结：

一份简历，全班同学用

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