什么是原始模型模式

通过给出一个原型对象指明所要创建的对象的类型，然后通过复制这个原型对象来获取的更多的同类型的对象。

这让我不由自主的想起克隆技术，还记得克隆羊吗？我们接下来讲的内容和克隆羊不能说关系密切，只能说毫无关系。

设计模式和编程语言无关，但是二当家的依然用Java语言去实战举例。而且Java有标准的实现原始模型模式的方法。

原始模型模式中的角色

Prototype：抽象类或者一个接口，给出具体模型需要的接口。 ConcretePrototype：继承抽象原型模型角色，被复制的对象。 Client：提出复制请求。

抽象原型角色（Prototype）

我们用家庭作业为抽象原型角色（Prototype）。我们这里的作业是可以抄的。大家不要学哈。

package com.secondgod.prototype;/** * 作业 * * @author 二当家的白帽子  */public interface IHomework {    /**     * 抄一份     * @return     */    IHomework copy();    /**     * 修改所有者     * @param owner     */    void setOwner(String owner);}

我们用语文作业作为具体原型角色（ConcretePrototype）。

package com.secondgod.prototype;import java.text.MessageFormat;/** * 语文作业 * * @author 二当家的白帽子  */public class ChineseHomework implements IHomework {    /**     * 作业的所有者     */    private String owner;    /**     * 作业标题/作业要求     */    private String title;    /**     * 作业内容     */    private String content;    public ChineseHomework(String owner, String title, String content) {        this.owner = owner;        this.title = title;        this.content = content;    }    public String getOwner() {        return owner;    }    public void setOwner(String owner) {        this.owner = owner;    }    public String getTitle() {        return title;    }    public void setTitle(String title) {        this.title = title;    }    public String getContent() {        return content;    }    public void setContent(String content) {        this.content = content;    }    public String toString() {        return MessageFormat.format("owner：{0}，title：{1}，content：{2}", owner, title, content);    }    @Override    public IHomework copy() {        ChineseHomework homework = new ChineseHomework(this.getOwner(), this.getTitle(), this.getContent());        return homework;    }}

我们测试一下。

package com.secondgod.prototype;/** * 测试原始模型 * * @author 二当家的白帽子  */public class Test {    public static void main(String[] args) {        // 老师让写作业，大当家按时完成        IHomework homework = new ChineseHomework("大当家的", "作文-最崇拜的人", "不瞒你们说，我最崇拜的是二当家的");        // 二当家的没按时完成，决定去抄大当家的作业～        IHomework newHomework = homework.copy();        newHomework.setOwner("二当家的");        System.out.println(homework);        System.out.println(newHomework);    }}

和我们的预期一致，Nice。二当家的竟然崇拜自己，但这是因为懒得写作业，不是真的。

使用Java内置机制实现原始模型模式

在Object类中有这样一个方法，Java中所有的类都继承自Object类，也就是说所有的类内部都可以复制自己。但是却不能直接调用别的类的克隆方法。也就是说有统一的方式，但是默认不可用。

我们改一下语文作业类，使用clone方法去尝试，克隆自己。

package com.secondgod.prototype;import java.text.MessageFormat;/** * 语文作业 * * @author 二当家的白帽子  */public class ChineseHomework implements IHomework {    /**     * 作业的所有者     */    private String owner;    /**     * 作业标题/作业要求     */    private String title;    /**     * 作业内容     */    private String content;    public ChineseHomework(String owner, String title, String content) {        this.owner = owner;        this.title = title;        this.content = content;    }    public String getOwner() {        return owner;    }    public void setOwner(String owner) {        this.owner = owner;    }    public String getTitle() {        return title;    }    public void setTitle(String title) {        this.title = title;    }    public String getContent() {        return content;    }    public void setContent(String content) {        this.content = content;    }    public String toString() {        return MessageFormat.format("owner：{0}，title：{1}，content：{2}", owner, title, content);    }    @Override    public IHomework copy() {        try {            return (ChineseHomework) super.clone();        } catch (CloneNotSupportedException e) {            throw new RuntimeException(e);        }    }}

这时候会报错，因为我们还少做一件事。我们需要把语文作业类实现Cloneable接口，然而这个接口里没有任何抽象方法，仅仅是一个标记接口。这就像注解一样，就是为了明确声明可以克隆。

实现接口后，则可以正确运行。

package com.secondgod.prototype;import java.text.MessageFormat;/** * 语文作业 * * @author 二当家的白帽子  */public class ChineseHomework implements IHomework, Cloneable {    /**     * 作业的所有者     */    private String owner;    /**     * 作业标题/作业要求     */    private String title;    /**     * 作业内容     */    private String content;    public ChineseHomework(String owner, String title, String content) {        this.owner = owner;        this.title = title;        this.content = content;    }    public String getOwner() {        return owner;    }    public void setOwner(String owner) {        this.owner = owner;    }    public String getTitle() {        return title;    }    public void setTitle(String title) {        this.title = title;    }    public String getContent() {        return content;    }    public void setContent(String content) {        this.content = content;    }    public String toString() {        return MessageFormat.format("owner：{0}，title：{1}，content：{2}", owner, title, content);    }    @Override    public IHomework copy() {        try {            return (ChineseHomework) super.clone();        } catch (CloneNotSupportedException e) {            throw new RuntimeException(e);        }    }}

和我们自己实现copy效果一样。clone是一个native方法，是交给本地实现的，通常是直接内存拷贝。

浅拷贝和深拷贝

浅拷贝：创建一个新对象，然后将当前对象的非静态字段复制到该新对象，如果字段是值类型的，那么对该字段执行复制；如果该字段是引用类型的话，则复制引用但不复制引用的对象。因此，原始对象及其副本引用同一个对象。

深拷贝：创建一个新对象，然后将当前对象的非静态字段复制到该新对象，无论该字段是值类型的还是引用类型，都复制独立的一份。当你修改其中一个对象的任何内容时，都不会影响另一个对象的内容。

二当家的理解方式是，浅拷贝就是仅拷贝当前对象的内容，深拷贝就是递归拷贝当前对象和当前对象的引用类型属性的内容，直到全部都是基本数据类型的属性为止。另外，仅仅使用clone方法是浅拷贝。

package com.secondgod.prototype;/** * 测试原始模型 * * @author 二当家的白帽子  */public class Test implements Cloneable {    private Field field;    public Field getField() {        return field;    }    public void setField(Field field) {        this.field = field;    }    public Test clone() throws CloneNotSupportedException {        return (Test) super.clone();    }    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {        Test t = new Test();        t.setField(new Field());        Test cloneT = t.clone();        System.out.println(t == cloneT);        System.out.println(t.getField() == cloneT.getField());    }}class Field {}

源对象和克隆出的新对象field属性值是同一个对象。所以是浅拷贝。

怎么实现深拷贝让每个引用类型属性内部都重写clone() 方法，然后需要对所有引用类型属性都调用clone方法。

package com.secondgod.prototype;/** * 测试原始模型 * * @author 二当家的白帽子  */public class Test implements Cloneable {    private Field field;    public Field getField() {        return field;    }    public void setField(Field field) {        this.field = field;    }    public Test clone() throws CloneNotSupportedException {        return (Test) super.clone();    }    public Test deepClone() throws CloneNotSupportedException {        Test t = new Test();        t.setField(this.getField().deepClone());        return t;    }    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {        Test t = new Test();        t.setField(new Field());        Test cloneT = t.clone();        System.out.println(t == cloneT);        System.out.println(t.getField() == cloneT.getField());        Test deepCloneT = t.deepClone();        System.out.println(t == deepCloneT);        System.out.println(t.getField() == deepCloneT.getField());    }}class Field implements Cloneable {    public Field clone() throws CloneNotSupportedException {        return (Field) super.clone();    }    public Field deepClone() throws CloneNotSupportedException {        // 没有引用类型属性        return this.clone();    }}

这种方式需要递归每个引用类型的属性，要把他们的类都实现深拷贝，只到仅有基本数据类型为止。

利用序列化，这是个偷懒的办法。但是二当家的觉得更安全，如果你确定是要深拷贝，使用该方式可以防止某处漏实现clone方法，而变成不完全的深拷贝。

package com.secondgod.prototype;import java.io.ByteArrayInputStream;import java.io.ByteArrayOutputStream;import java.io.IOException;import java.io.ObjectInputStream;import java.io.ObjectOutputStream;import java.io.Serializable;/** * 测试原始模型 * * @author 二当家的白帽子  */public class Test implements Cloneable, Serializable {    private static final long serialVersionUID = 5439585691441925427L;    private Field field;    public Field getField() {        return field;    }    public void setField(Field field) {        this.field = field;    }    /**     * 浅拷贝     * @return     * @throws CloneNotSupportedException     */    public Test clone() throws CloneNotSupportedException {        return (Test) super.clone();    }    /**     * 深拷贝     * @return     * @throws IOException     * @throws ClassNotFoundException     */    public Test deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {        // 序列化        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();        ObjectOutputStream    oos = new ObjectOutputStream(bos);        oos.writeObject(this);        // 反序列化        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());        ObjectInputStream    ois = new ObjectInputStream(bis);        return (Test) ois.readObject();    }    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, IOException, ClassNotFoundException {        Test t = new Test();        t.setField(new Field());        Test cloneT = t.clone();        System.out.println(t == cloneT);        System.out.println(t.getField() == cloneT.getField());        Test deepCloneT = t.deepClone();        System.out.println(t == deepCloneT);        System.out.println(t.getField() == deepCloneT.getField());    }}class Field implements Serializable {    private static final long serialVersionUID = 4530741098042781181L;}

到底使用浅拷贝还是深拷贝，要根据实际情况。但是有一点是确定的，深拷贝需要创建更多对象，占用更多内存。

作者：二当家的白帽子

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