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设计模式——原型模式（浅拷贝和深拷贝）

Strine 2023-07-13 04:00:02

简介设计模式——原型模式（浅拷贝和深拷贝）

是什么？

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

抽象原型类：规定了具体原型对象必须实现的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；

实现

浅拷贝

创建一个新对象，新对象的属性和原来对象完全相同，基本类型是值传递，但是对于引用类型则仍指向原有属性所指向的对象的内存地址；

Java中的Object类提供了clone方法来实现浅拷贝，我们只需要实现Cloneable接口再重写Object类中的clone方法即可，而这个Cloneable接口实际上就是上面所说的抽象原型类，而这个实现了Cloneable接口的实现类就是具体的原型类：

public class PrototypeCar implements Cloneable{
    private String name;
    private String no;
    private String Engine;

    public PrototypeCar(String name, String no, String engine) {
        this.name = name;
        this.no = no;
        Engine = engine;

    }

    @Override
    protected PrototypeCar clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (PrototypeCar) super.clone();
    }
}

public class PrototypeDemo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        PrototypeCar tesla = new PrototypeCar("特斯拉", "12", "V12发动机");
        System.out.println("原型对象创建完毕,内存地址："+tesla);
        PrototypeCar tesla2 = tesla.clone();
        System.out.println("克隆对象创建完毕，内存地址："+tesla2);
    }
}

注意：我们重写clone方法必须要实现Cloneable接口，否则它就会抛CloneNotSupportedException异常：

存在的问题

当我们的原型类中存在其他引用类型，会存在下面这样的问题：

public class Engine {
    private String name;
    
    public Engine(String name) {
        this.name = name;
    }
}
public class PrototypeCar implements Cloneable{
    private String name;
    private String no;
    private Engine Engine;

    public PrototypeCar(String name, String no, Engine engine) {
        this.name = name;
        this.no = no;
        this.Engine = engine;

    }

克隆后内部的Engine引用对象内存地址还是指向原来的内存地址，并没有帮我们进行克隆，因此面对这种情况我们就要使用深拷贝；

深拷贝

创建一个新对象，属性中引用的其他对象依旧也会被克隆，不再指向原来的内存地址；

我们可以让内部的引用对象的类也去实现Cloneable接口并重写Clone方法，当然如果原型类中的引用对象比较多的话，这种方法明显就很复杂了，重复代码也很多，看起来就很恶心，因此我们一般不用；

我们这里提供一种常用的方案：对象流的方式来实现深拷贝；

首先所有需要拷贝的类都需要实现序列化接口，否则会抛NotSerializableException异常；

public class Engine implements Serializable {
    private String name;

    public Engine(String name) {
        this.name = name;
    }
}
public class DeepCloneCar implements Serializable {
    private String name;
    private String no;
    private Engine engine;

通过对象流的方式实现深拷贝：

public DeepCloneCar deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {
    //序列化
    ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
    ObjectOutputStream oops = new ObjectOutputStream(baos);
    oops.writeObject(this);
    //反序列化
    ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
    DeepCloneCar car = (DeepCloneCar) ois.readObject();
    baos.close();
    oops.close();
    bais.close();
    ois.close();
    return car;
}

最终测试一下：

    /**
     * 原型模式——深拷贝
     * */
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, IOException, ClassNotFoundException {
        Engine engine = new Engine("V12发动机");
        DeepCloneCar tesla = new DeepCloneCar("特斯拉", "12", engine);
        System.out.println("原型对象创建完毕,内存地址："+tesla);
        System.out.println("内部Enine对象的内存地址："+tesla.getEngine());
        System.out.println("======================================");
        DeepCloneCar tesla2 = tesla.deepClone();
        System.out.println("克隆对象创建完毕，内存地址："+tesla2);
        System.out.println("内部Engine对象的内存地址："+tesla2.getEngine());

    }
}