设计模式之创建型设计模式-原型模式

1. 模式简介

原型实例指定创建对象的种类，通过克隆这些原型创建新的对象。调用者不需要指定对象的创建细节，不通过调用构造函数创建对象。属于创建型设计模式。

2. 示例代码

2.1. 浅克隆

2.1.1. 代码实现

原型接口

/**
 * <p>
 * 钱
 * </p>
 *
 * @author yangkai.shen
 * @date Created in 2019-08-14 15:53
 */
public interface Money {
    /**
     * 打印
     *
     * @return {@link Money}
     */
    Money print();
}

具体实现

/**
 * <p>
 * 形状
 * </p>
 *
 * @author yangkai.shen
 * @date Created in 2019-08-14 15:59
 */
@Getter
@Setter
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Shape implements Serializable {
    /**
     * 描述
     */
    private String desc;
}

/**
 * <p>
 * 一百元
 * </p>
 *
 * @author yangkai.shen
 * @date Created in 2019-08-14 15:56
 */
@Getter
@Setter
public class HundredMoney implements Money {
    private Shape shape;

    /**
     * 打印
     *
     * @return {@link Money}
     */
    @Override
    public Money print() {
        HundredMoney hundredMoney = new HundredMoney();
        hundredMoney.setShape(this.shape);
        return hundredMoney;
    }
}

测试类

/**
 * <p>
 * 原型模式，浅克隆测试
 * </p>
 *
 * @author yangkai.shen
 * @date Created in 2019-08-14 16:35
 */
public class PatternTest {
    public static void main(String[] args) {
        HundredMoney money1 = new HundredMoney();
        money1.setShape(new Shape("纸币"));

        // 原型模式 浅克隆
        HundredMoney money2 = (HundredMoney) money1.print();

        System.out.println("money1 -> 引用对象地址：" + money1.getShape());
        System.out.println("money2 -> 引用对象地址：" + money2.getShape());
        System.out.println("引用对象地址比较：" + (money1.getShape() == money2.getShape()));
    }
}

测试结果

money1 -> 引用对象地址：com.xkcoding.design.pattern.creational.prototype.Shape@1d44bcfa
money2 -> 引用对象地址：com.xkcoding.design.pattern.creational.prototype.Shape@1d44bcfa
引用对象地址比较：true

2.1.2. UML图例

2.2. 深克隆

深克隆一定需要实现 Serializable 接口

2.2.1. 代码实现

原型接口

/**
 * <p>
 * 钱
 * </p>
 *
 * @author yangkai.shen
 * @date Created in 2019-08-14 15:53
 */
public interface Money {
    /**
     * 打印
     *
     * @return {@link Money}
     */
    Money print();
}

具体实现

/**
 * <p>
 * 形状
 * </p>
 *
 * @author yangkai.shen
 * @date Created in 2019-08-14 15:59
 */
@Getter
@Setter
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Shape implements Serializable {
    /**
     * 描述
     */
    private String desc;
}

/**
 * <p>
 * 一百元
 * </p>
 *
 * @author yangkai.shen
 * @date Created in 2019-08-14 15:56
 */
@Getter
@Setter
public class HundredMoney implements Money, Cloneable, Serializable {
    private Shape shape;

    /**
     * 打印
     *
     * @return {@link Money}
     */
    @Override
    public Money print() {
        return (Money) this.clone();
    }

    @Override
    protected Object clone() {
        return this.deepClone();
    }

    @SneakyThrows
    private Object deepClone() {
        @Cleanup ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        @Cleanup ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
        oos.writeObject(this);

        @Cleanup ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        @Cleanup ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);

        return ois.readObject();
    }

}

测试类

/**
 * <p>
 * 原型模式，深克隆测试，注意所有引用对象均需要实现 {@link java.io.Serializable} 接口
 * </p>
 *
 * @author yangkai.shen
 * @date Created in 2019-08-14 17:29
 */
public class PatternTest {
    public static void main(String[] args) {
        HundredMoney money1 = new HundredMoney();
        money1.setShape(new Shape("纸币"));

        // 原型模式 深克隆
        HundredMoney money2 = (HundredMoney) money1.print();

        System.out.println("money1 -> 引用对象地址：" + money1.getShape());
        System.out.println("money2 -> 引用对象地址：" + money2.getShape());
        System.out.println("引用对象地址比较：" + (money1.getShape() == money2.getShape()));
    }
}

测试结果

money1 -> 引用对象地址：com.xkcoding.design.pattern.creational.prototype.Shape@355da254
money2 -> 引用对象地址：com.xkcoding.design.pattern.creational.prototype.Shape@12edcd21
引用对象地址比较：false

2.2.2. UML图例

3. 应用

// BeanUtils.copyProperties()

// JSON.parseObject()

// Guava copy 的工具类

// spring 中的 scope = "prototype" 就是通过加载 Spring 容器中的对象模板，复制出多实例的

// JDK 中 Arrays.copyOf()

4. 场景

类初始化消耗资源较多
创建对象的时候步骤繁琐（数据准备、访问权限等初始化）
构造函数复杂
循环体重创建大量对象

6. 优缺点

优点： 原型模式性能比直接new一个对象性能高；简化了创建过程

缺点： 必须配备克隆（或者可拷贝）方法；对克隆复杂对象或者对克隆出的对象进行复杂改造时，容易带来风险；浅克隆 和 深克隆 要运用得当

7. 完整代码地址

https://github.com/xkcoding/design-pattern/tree/master/src/main/java/com/xkcoding/design/pattern/creational/prototype