设计模式（3）-- 原型模式 (clone分析)

原型模式：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型来创建对象。

在java中有语言级别的支持：clone

在java中使用原型模式是非常简单的事情，实现Cloneable接口，调用Object的clone方法，便可以实现对象的拷贝。

浅复制：被复制的对象的值与原对象的值是相同的，对其他对象的复制仅仅是该对象的引用

深复制：被复制的对象的值与原对象的值是相同的，对其他对象的复制不是引用原有对象的引用，而是重新复制了该对象。

浅复制：

/**
 * 浅复制
 *   1.在派生类的clone()方法中，调用super.clone()
 *   2.派生类中实现Cloneable接口,否则会报CloneNotSupportedException错误
 *   3.克隆对象与原对象不是同一个对象  克隆对象与原对象的类型一样
 * @author junjin4838
 *
 */
public class ShallowStudent implements Cloneable {

    private String name;

    private int age;

   Professor p;

    public ShallowStudent2(String name, int age, Professor p) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.p = p;
    }

    public Object clone(){
        ShallowStudent o = null;
        try {
            o = (ShallowStudent)super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println(e.toString());
        }
        return o;
    }

    public static void main(String[] args) {
        People people1 = new People("test1",23);
        ShallowStudent s1 = new ShallowStudent("jibingkun",23,people1);
        ShallowStudent s2 = (ShallowStudent)s1.clone();
        s2.name = "zhangtianyu";
        s2.age = 22;
        s2.people.peopleName = "test2";
        s2.people.peopleAge = 123;
        System.out.println("s1 name: "+s1.name + " s1 age: "+s1.age + "s1 people.name "+ s1.people.peopleName + "s1 people.age "+ s1.people.peopleAge);
        System.out.println("s2 name: "+s2.name + " s2 age: "+s2.age + "s2 people.name "+ s2.people.peopleName + "s2 people.age "+ s2.people.peopleAge);
        boolean b1 = s1.equals(s2);
        boolean b2 = (s1.getClass())== (s2.getClass());
        System.out.println(b1);
        System.out.println(b2);
    }

class Professor {
    String name;
    int age;
    public Professor(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

------》》》-------
s1 name: jibingkun   s1 age: 23  s1 people.name test2 s1 people.age 123
s2 name: zhangtianyu s2 age: 22  s2 people.name test2 s2 people.age 123
false
true

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从中可以看出，调用Object类中clone()方法产生的效果是：先在内存中开辟一块和原始对象一样的空间，然后原样拷贝原始对象中的内容。对基本数据类型，这样的操作是没有问题的.
但对非基本类型变量，我们知道它们保存的仅仅是对象的引用，这也导致clone后的非基本类型变量和原始对象中相应的变量指向的是同一个对象。
大多时候，这种clone的结果往往不是我们所希望的结果，这种clone也被称为”影子clone”。

Object.clone()的源码实现：

    /**
     * Creates and returns a copy of this object.
     * x.clone() != x  will be true
     * x.clone().getClass() == x.getClass()  will be true}
     * if the class of this object does  not implement the interface {@code Cloneable}, then a{@code CloneNotSupportedException} is thrown. 
     *  是native方法，native一般要高于非native的方法，因此使用clone往往会比new一个对象的效率要高
     *  是protected属性的方法，这也意味着如果要应用 clone()方法，必须继承Object类，在Java中所有的类是缺省继承Object类的，也就不用关心这点了
     *  重载clone()方法。还有一点要考虑的是为了让其它类能调用这个clone类的clone()方法，重载之后要把clone()方法的属性设置为public。
     *  Cloneable接口是不包含任何方法的！其实这个接口仅仅是一个标志，而且这个标志也仅仅是针对Object类中clone()方法的。
     *  如果clone类没有实现Cloneable接口，并调用了Object的 clone()方法（也就是调用了super.Clone()方法），那么Object的clone()方法就会抛出 CloneNotSupportedException异常。
     */
    protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

深复制（实现深度拷贝，则需要将实现了Cloneable接口并重写了clone方法的类中，所有的引用类型也全部实现Cloneable接口并重写clone方法，而且需要将引用类型的属性全部拷贝一遍。）

/**
 * 深复制
 *
 */
public class ShallowStudent implements Cloneable {
    
    private String name;
    
    private int age;
    
    public People people;
    
    public ShallowStudent(){
        this.name  = "test1";
        this.age = 23;
        this.people = new People("test1",23);
    }
    
    public People getPeople(){
        return people;
    }
    
    public Object clone(){
        ShallowStudent o = null;
        try {
            o = (ShallowStudent)super.clone();
            //子对象也要进行复制
            o.people = (People) this.people.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println(e.toString());
        }
        return o;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        ShallowStudent s1 = new ShallowStudent();
        ShallowStudent s2 = (ShallowStudent)s1.clone();
        s2.name = "test2";
        s2.age = 22;
        System.out.println("s1 name: "+s1.name + " s1 age: "+s1.age + " People: " + s1.getPeople());
        System.out.println("s2 name: "+s2.name + " s2 age: "+s2.age + " People: " + s2.getPeople());
    }

}

class People implements Cloneable{
    
    public String peopleName;
    
    public int  peopleAge;
    
    public People(String peopleName,int peopleAge){
        this.peopleName = peopleName;
        this.peopleAge = peopleAge;
    }
        
    public Object clone(){
        People o = null;
        try {
            o = (People)super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return o;
    }
}

---------》》》---------
s1 name: test1 s1 age: 23 People: com.pingan.haofang.fjs.web.action.People@15db9742
s2 name: test2 s2 age: 22 People: com.pingan.haofang.fjs.web.action.People@6d06d69c
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从原型模式的使用方式不难推断出，原型模式常使用于以下场景：

 1、对象的创建非常复杂，可以使用原型模式快捷的创建对象。

               2、在运行过程中不知道对象的具体类型，可使用原型模式创建一个相同类型的对象，或者在运行过程中动态的获取到一个对象的状态。

下面我们来看下原型模式的主要优点：

1、由于clone方法是由虚拟机直接复制内存块执行，所以在速度上比使用new的方式创建对象要快。

               2、可以基于原型，快速的创建一个对象，而无需知道创建的细节。可以在运行时动态的获取对象的类型以及状态，从而创建一个对象。

然而原型模式的缺点也是相当明显的，主要的缺点就是实现深度拷贝比较困难，需要很多额外的代码量。

不过实际当中我们使用原型模式时，也可以写一个基类实现Cloneable接口重写clone方法，然后让需要具有拷贝功能的子类继承自该类，这是一种节省代码量的常用方式。

JDK的StringBuffer类没有重写clone()方法，还是final类型的，说明不能用继承的方法来实现clone()方法。

如果一个类中包含有StringBuffer类型对象或和 StringBuffer相似类的对象，我们有两种选择：要么只能实现影子clone，要么就在类的clone()方法中加一句（假设是 SringBuffer对象，而且变量名仍是p）： o.p = new StringBuffer(p.toString());

利用串行化来做深复制

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.ObjectStreamField;
import java.io.Serializable;

/**
 * 通过串行化实现深复制
 * @author junjin4838
 *
 */
public class ShallowStudent implements Serializable {

    private String name;

    private int age;

    public People people;

    public ShallowStudent(String name,int age,People people){
        this.name  = name;
        this.age = age;
        this.people = people;
    }

    public People getPeople(){
        return people;
    }

    public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException{
        ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oo = new  ObjectOutputStream(bo);
        //从流里面读出数据
        oo.writeObject(this);
        ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());
        ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);
         return (oi.readObject());
    }

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IOException {
        People people = new People("test1",20);
        ShallowStudent s1 = new ShallowStudent("test2",21,people);
        ShallowStudent s2 = (ShallowStudent) s1.deepClone();
        s2.name = "test3";
        s2.age = 22;
        System.out.println("s1 name: "+s1.name + " s1 age: "+s1.age + " People: " + s1.getPeople());
        System.out.println("s2 name: "+s2.name + " s2 age: "+s2.age + " People: " + s2.getPeople());
    }

}

class People implements Serializable{

    public String peopleName;

    public int  peopleAge;

    public People(String peopleName,int peopleAge){
        this.peopleName = peopleName;
        this.peopleAge = peopleAge;
    }
}

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s1 name: test2 s1 age: 21 People: com.pingan.haofang.fjs.web.action.People@232204a1
s2 name: test3 s2 age: 22 People: com.pingan.haofang.fjs.web.action.People@4554617c
两个对象是不一样的
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