Java原型模式代码实现浅克隆和深克隆及应用场景(8)

Java基础 潘老师 3周前 (06-03) 36 ℃ (0) 扫码查看

原型模式概述

所谓原型模式,即: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。

原型模式结构

原型模式包含如下角色:

  • 抽象原型类:规定了具体原型对象必须实现的的 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。

接口类图如下:
原型模式接口类图

原型模式实现

原型模式的克隆分为浅克隆深克隆

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,仍指向原有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。

Java中的Object类中提供了 clone() 方法来实现浅克隆。 Cloneable 接口是上面的类图中的抽象原型类,而实现了Cloneable接口的子实现类就是具体的原型类。代码如下:

Realizetype(具体的原型类):

public class Realizetype implements Cloneable {
​
    public Realizetype() {
        System.out.println("具体的原型对象创建完成!");
    }
​
    @Override
    protected Realizetype clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具体原型复制成功!");
        return (Realizetype) super.clone();
    }
}

PrototypeTest(测试访问类):

public class PrototypeTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Realizetype r1 = new Realizetype();
        Realizetype r2 = r1.clone();
​
        System.out.println("对象r1和r2是同一个对象?" + (r1 == r2));
    }
}

输出结果是false,表明这个r1r2不是同一个对象,并且只有在r1创建时Realizetype的构造方法执行了一次,调用clone方法时并不会触发构造方法,而是触发实现的clone方法。

原型模式案例

用原型模式生成“三好学生”奖状

同一学校的“三好学生”奖状除了获奖人姓名不同,其他都相同,可以使用原型模式复制多个“三好学生”奖状出来,然后在修改奖状上的名字即可。

类图如下:
原型模式案例类图
代码如下:

//奖状类
public class Citation implements Cloneable {
    private String name;
​
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
​
    public String getName() {
        return (this.name);
    }
​
    public void show() {
        System.out.println(name + "同学:在2020学年第一学期中表现优秀,被评为三好学生。特发此状!");
    }
​
    @Override
    public Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Citation) super.clone();
    }
}
​
//测试访问类
public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Citation c1 = new Citation();
        c1.setName("张三");
​
        //复制奖状
        Citation c2 = c1.clone();
        //将奖状的名字修改李四
        c2.setName("李四");
​
        c1.show();
        c2.show();
    }
}

我们会发现,在调用c1.show();打印的学生是张三,调用c2.show();打印的学生是李四,成功实现了克隆后属性的修改。

原型模式应用场景

  • 对象的创建非常复杂,可以使用原型模式快捷的创建对象。
  • 性能和安全要求比较高。

原型模式扩展(深克隆)

将上面的“三好学生”奖状的案例中Citation类的name属性修改为Student类型的属性。代码如下:

//奖状类
public class Citation implements Cloneable {
    private Student stu;
​
    public Student getStu() {
        return stu;
    }
​
    public void setStu(Student stu) {
        this.stu = stu;
    }
​
    void show() {
        System.out.println(stu.getName() + "同学:在2020学年第一学期中表现优秀,被评为三好学生。特发此状!");
    }
​
    @Override
    public Citation clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Citation) super.clone();
    }
}
​
//学生类
public class Student {
    private String name;
    private String address;
​
    public Student(String name, String address) {
        this.name = name;
        this.address = address;
    }
​
    public Student() {
    }
​
    public String getName() {
        return name;
    }
​
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
​
    public String getAddress() {
        return address;
    }
​
    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }
}
​
//测试类
public class CitationTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
​
        Citation c1 = new Citation();
        Student stu = new Student("张三", "西安");
        c1.setStu(stu);
​
        //复制奖状
        Citation c2 = c1.clone();
        //获取c2奖状所属学生对象
        Student stu1 = c2.getStu();
        stu1.setName("李四");
​
        //判断stu对象和stu1对象是否是同一个对象
        System.out.println("stu和stu1是同一个对象?" + (stu == stu1));
​
        c1.show();
        c2.show();
    }
}

运行结果为:
原型模式扩展(深克隆)代码演示结果
从运行结果中,我们可以得知stustu1是同一个对象,也就是说,浅拷贝不会针对非基本类型进行拷贝,只会仍指向原有属性所指向的对象的内存地址。

说明:
stu对象和stu1对象是同一个对象,就会产生将stu1对象中name属性值改为“李四”,两个Citation(奖状)对象中显示的都是李四。这就是浅克隆的效果,对具体原型类(Citation)中的引用类型的属性进行引用的复制。这种情况需要使用深克隆,而进行深克隆需要使用对象流。代码如下:


public class CitationTest1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Citation c1 = new Citation();
        Student stu = new Student("张三", "西安");
        c1.setStu(stu);
​
        //创建对象输出流对象
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\b.txt"));
        //将c1对象写出到文件中
        oos.writeObject(c1);
        oos.close();
​
        //创建对象出入流对象
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\b.txt"));
        //读取对象
        Citation c2 = (Citation) ois.readObject();
        //获取c2奖状所属学生对象
        Student stu1 = c2.getStu();
        stu1.setName("李四");
​
        //判断stu对象和stu1对象是否是同一个对象
        System.out.println("stu和stu1是同一个对象?" + (stu == stu1));
​
        c1.show();
        c2.show();
    }
}

运行结果为:
原型模式扩展(深克隆)代码演示结果
通过上面的结果,我们可以看出,stustu1不是同一个对象,实现了深克隆。

注意:Citation类和Student类必须实现Serializable接口,否则会抛NotSerializableException异常。


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