原型模式（Prototype ）

簡單的復制粘貼代碼會對以后的程序維護造成巨大的工作量。

為了避免這種災難的誕生，我們今天來學習原型模式，還是用代碼來逐步過渡到原型模式（創建型模式）的講解吧。

 

假設今天開學啦，有小明，小紅，小豬入學報到！

先來一個學生檔案類，有院系，入學時間，畢業時間幾個屬性，和屬性的set/get方法

public class StudentFiles {
    private String department;
    private String admissionTime;
    private String graduationTime;

    public StudentFiles(String department, String admissionTime, String graduationTime) {
        this.department = department;
        this.admissionTime = admissionTime;
        this.graduationTime = graduationTime;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "StudentFiles{" +
                "department='" + department + '\'' +
                ", admissionTime='" + admissionTime + '\'' +
                ", graduationTime='" + graduationTime + '\'' +
                '}';
    }
}

再來一個學生類，有姓名，年齡和檔案三個屬性

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    private StudentFiles studentFiles;

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

    public StudentFiles getStudentFiles() {
        return studentFiles;
    }

    public void setStudentFiles(StudentFiles studentFiles) {
        this.studentFiles = studentFiles;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", studentFiles=" + studentFiles +
                '}';
    }
}


現在開始給他們辦理入學手續
客戶端代碼
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        StudentFiles xiaohongFiles = new StudentFiles("計算機系","2019-5-8","2023-5-8");
        Student xiaohong=new Student("小紅",22);
        xiaohong.setStudentFiles(xiaohongFiles);

        StudentFiles xiaomingFiles = new StudentFiles("計算機系","2019-5-8","2023-5-8");
        Student xiaoming=new Student("小明",21);
        xiaoming.setStudentFiles(xiaomingFiles);

        StudentFiles xiaozhuFiles = new StudentFiles("計算機系","2019-5-8","2023-5-8");
        Student xiaozhu=new Student("小豬",23);
        xiaozhu.setStudentFiles(xiaozhuFiles);

        System.out.println(xiaohong.toString());
        System.out.println(xiaoming.toString());
        System.out.println(xiaozhu.toString());
    }
}

結果

現在三位同學開開心心的去上學了，但是我們發現檔案是個屬性相同的對象。我們在創建的時候只是簡單的復制粘貼過來的，復制粘貼的代碼越多維護代碼也就越多 。

 

那我們只制作一份檔案試試？

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        StudentFiles studentFiles = new StudentFiles("計算機系","2019-5-8","2023-5-8");

        Student xiaohong=new Student("小紅",22);
        xiaohong.setStudentFiles(studentFiles);

        Student xiaoming=new Student("小明",21);
        xiaoming.setStudentFiles(studentFiles);

        Student xiaozhu=new Student("小豬",23);
        xiaozhu.setStudentFiles(studentFiles);

        System.out.println(xiaohong.toString());
        System.out.println(xiaoming.toString());
        System.out.println(xiaozhu.toString());
    }
}

結果

看了下結果是對的，可是別開心的太早。
現在小豬同學表現一點都不好，不能再學校按時畢業了，要延期一年。

studentFiles.setGraduationTime("2024-5-8");

結果

好了，現在小明和小紅都要延期畢業了，是不是會氣死其他兩個同學。

分析一下原因：我們只創建了一份檔案，讓三個同學的檔案都指向了這個檔案了，三個檔案是同一份檔案，這當然不合乎常理了。每個人的檔案都應該屬於自己，而不是和別人共用。

究其發生上面情況的原因是因為我們既不想復制代碼，偷懶又出現了大問題。那么存在那種我們通過代碼來復制對象的可能的方法嗎？
有的就是接下來出場的原型模式：

 

因為這個模式使用頻繁，所有java已經給我們封裝好了，我們只需要掌握使用即可。

首先讓類實現Cloneable接口，接着重寫clone方法

public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
    return super.clone();
}

此時的客戶端代碼

StudentFiles xiaohongStudentFiles= (StudentFiles) studentFiles.clone();
StudentFiles xiaomingStudentFiles= (StudentFiles) studentFiles.clone();
StudentFiles xiaozhuStudentFiles= (StudentFiles) studentFiles.clone();

那我們再來看看這樣復制真的可以嗎，假設小豬不想和小紅做同學了，他要轉到電信院去。

xiaozhuStudentFiles.setDepartment("電信院");

結果

既然我們已經做好了偷懶的准備，為什么不進行到底呢？

其實我們已經了解到來上學的同學大多都是22歲，只有極個別是其他年齡。

那我們復制學生類好了，再給每個學生都賦上他們的姓名即可。

public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
    return super.clone();
}

客戶端的代碼

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        StudentFiles studentFiles = new StudentFiles("計算機系","2019-5-8","2023-5-8");
        Student student=new Student(22);//student的原型
        student.setStudentFiles(studentFiles);

        Student xiaohong= (Student) student.clone();
        xiaohong.setName("小紅");

        Student xiaoming=(Student) student.clone();
        xiaoming.setName("小明");
        xiaoming.setAge(15);

        Student xiaozhu=(Student) student.clone();
        xiaozhu.setName("小豬");

        System.out.println(xiaohong.toString());
        System.out.println(xiaoming.toString());
        System.out.println(xiaozhu.toString());
    }
}    

我們發現小明原來是個神通，才15歲是同學中的特例，我們為他修改下年齡。

結果

聰明的小明提前一年修滿了所有學分，他要提前畢業了。

StudentFiles tmp = xiaoming.getStudentFiles();
tmp.setGraduationTime("2022-5-8");
xiaoming.setStudentFiles(tmp);

結果

可以看到同學們都沾了小明的光提前畢業了，但是學校不允許這樣的情況發生呀，我們來研究下原因吧：

我們先了解淺拷貝和深拷貝的概念

淺拷貝：只拷貝基本數據類型，對於對象屬性拷貝其中的引用地址

深拷貝：復制的時候基本數據類型和對象引用都拷貝一份

 

很顯然我們的拷貝是屬於淺拷貝，我們修改年齡對其他人沒有影響，但是我們修改學籍對象的時候，每個拷貝的對象都發生了修改。
那java的深拷貝是怎么實現的呢？

我們修改一下Student的clon方法即可

public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
    Student student=(Student)super.clone();
    student.setStudentFiles((StudentFiles)studentFiles.clone());
    return student;
}

結果

 

總結：
淺拷貝：復制基本數據類型，引用類型沒有進行復制  

步驟：

1.實現Cloneable接口

2.實現clone方法

public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
        return super.clone();
    }

 

深拷貝：復制基本數據類型和引用類型

步驟：

1.實現Cloneable接口

2.實現clone方法

public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
        Student student=(Student)super.clone();
        student.setStudentFiles((StudentFiles)studentFiles.clone());
        return student;
    }

 

原型模式優點：
1.抽象出共同點，僅需要修改對象間的不同點
2.大大減少JVM創建對象的時間

 

 

其實是有遇到過類似的情況的，只不過因為並沒有學習到這里，當時使用了最笨的辦法一次次的new一個對象。

比如現在有一個student的list集合創建，然后批量插入數據庫。在循環處的new對象完全可以改成(Student) student.clone()，修改其中的屬性即可。大大減少java徐理解創建對象的時間，同時代碼也相對簡潔。

 

到這里創建型模式（建造者模式，工廠模式，原型模式）都搞定了，還剩下單例模式還沒寫博客了。

單例模式十分重要，運用spring的bean的創建上，是spring IOC的重要設計模式。