设计模式全篇即将上线在：https://javaxiaobear.gitee.io/

1、克隆羊问题

现在有一只熊tom，姓名为: tom, 年龄为：1，颜色为：白色，请编写程序创建和tom 熊属性完全相同的10只熊。

1、代码实现

public class Bear {private String name;private Integer age;private String color;public Bear(String name, Integer age, String color) {this.name = name;this.age = age;this.color = color;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Integer getAge() {return age;}public void setAge(Integer age) {this.age = age;}public String getColor() {return color;}public void setColor(String color) {this.color = color;}@Overridepublic String toString() {return new StringJoiner(", ", Bear.class.getSimpleName() + "[", "]").add("name='" + name + "'").add("age=" + age).add("color='" + color + "'").toString();}
}

public class BearCloneTest {public static void main(String[] args) {Bear bear = new Bear("bear", 3, "白色");Bear bear2 = new Bear(bear.getName(), bear.getAge(), bear.getColor());Bear bear3 = new Bear(bear.getName(), bear.getAge(), bear.getColor());Bear bear4 = new Bear(bear.getName(), bear.getAge(), bear.getColor());Bear bear5 = new Bear(bear.getName(), bear.getAge(), bear.getColor());System.out.println(bear2);}
}

2、传统方式优缺点

优点是比较好理解，简单易操作。

在创建新的对象时，总是需要重新获取原始对象的属性，如果创建的对象比较复杂时，效率较低

总是需要重新初始化对象，而不是动态地获得对象运行时的状态, 不够灵活

3、改进的思路分析

Java 中Object 类是所有类的根类，Object 类提供了一个clone()方法，该方法可以将一个Java 对象复制一份，但是需要实现clone 的Java 类必须要实现一个接口Cloneable，该接口表示该类能够复制且具有复制的能力=>原型模式

2、原型模式

1、介绍

原型模式(Prototype 模式)是指：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型，创建新的对象

原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节

工作原理：通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建，即对象.clone()

2、代码实现

public class Bear implements Cloneable{private String name;private Integer age;private String color;public Bear(String name, Integer age, String color) {this.name = name;this.age = age;this.color = color;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Integer getAge() {return age;}public void setAge(Integer age) {this.age = age;}public String getColor() {return color;}public void setColor(String color) {this.color = color;}@Overrideprotected Bear clone(){Bear bear = null;try {bear = (Bear) super.clone();}catch (CloneNotSupportedException e){e.printStackTrace();}return bear;}@Overridepublic String toString() {return new StringJoiner(", ", Bear.class.getSimpleName() + "[", "]").add("name='" + name + "'").add("age=" + age).add("color='" + color + "'").toString();}
}

public class ImproveTest {public static void main(String[] args) {Bear bear = new Bear("bear", 3, "白色");Bear clone1 = bear.clone();Bear clone2 = bear.clone();Bear clone3 = bear.clone();Bear clone4 = bear.clone();System.out.println(clone1);}
}

3、原型模式在Spring框架中的使用

Spring中原型Bean的创建，就是原型模式的应用

prototype作用域部署的bean，每一次请求（将其注入到另一个bean中，或者以程序的方式调用容器的getBean()方法）都会产生一个新的bean实例，相当与一个new的操作，对于prototype作用域的bean，有一点非常重要，那就是Spring不能对一个prototype bean的整个生命周期负责，容器在初始化、配置、装饰或者是装配完一个prototype实例后，将它交给客户端，随后就对该prototype实例不闻不问了

4、浅拷贝与深拷贝

1、浅拷贝

• 对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。

• 对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值

• 克隆熊就是浅拷贝

• 浅拷贝是使用默认的clone()方法来实现

  sheep = (Sheep) super.clone();
  

2、深拷贝

复制对象的所有基本数据类型的成员变量值

为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象(包括对象的引用类型)进行拷贝。

深拷贝实现方式：

• 重写clone 方法来实现深拷贝
• 通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

1. 新建对象

   public class DeepCloneableTarget implements Cloneable, Serializable {public static final long serialVersionUID = 1L;private String cloneName;private String cloneClass;public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) {this.cloneName = cloneName;this.cloneClass = cloneClass;}/*** 因为该类的属性，都是String , 因此我们这里使用默认的clone 完成即可* @return* @throws CloneNotSupportedException*/@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
   }
   

2. 完成对象的引用

   public class DeepProtoType implements Cloneable, Serializable {public String name;public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;public DeepProtoType() {super();}/*** 利用clone进行拷贝* @return* @throws CloneNotSupportedException*/@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {Object deep = null;//这里完成对基本数据类型(属性)和String 的克隆deep = super.clone();//进行转换，单独处理DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType) deep;deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget)deepCloneableTarget.clone();return deepProtoType;}public Object deepClone(){//创建流对象ByteArrayOutputStream bos = null;ObjectOutputStream oos = null;ByteArrayInputStream bis = null;ObjectInputStream ois = null;try {//序列化bos = new ByteArrayOutputStream();oos = new ObjectOutputStream(bos);//当前这个对象以对象流的方式输出oos.writeObject(this);//反序列化bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());ois = new ObjectInputStream(bis);DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType)ois.readObject();return copyObj;}catch (Exception e){e.printStackTrace();return null;}finally {//关闭流try {bos.close();oos.close();bis.close();ois.close();} catch (Exception e2) {// TODO: handle exceptionSystem.out.println(e2.getMessage());}}}
   }
   

3. 测试

   public class DeepTest {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {DeepProtoType protoType = new DeepProtoType();protoType.name = "小熊";protoType.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("大熊", "小熊");//方式1 完成深拷贝DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) protoType.clone();System.out.println("p.name=" + protoType.name + " p.deepCloneableTarget=" + protoType.deepCloneableTarget.hashCode());System.out.println("p2.name=" + protoType.name + " p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());//方式二DeepProtoType p3 = (DeepProtoType) protoType.deepClone();System.out.println("p.name=" + protoType.name + " p.deepCloneableTarget=" + protoType.deepCloneableTarget.hashCode());System.out.println("p2.name=" + protoType.name + " p3.deepCloneableTarget=" + p3.deepCloneableTarget.hashCode());}
   }
   

5、注意细节和说明

创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率

不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态

如果原始对象发生变化(增加或者减少属性)，其它克隆对象的也会发生相应的变化，无需修改代码

在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码

缺点：需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，需要修改其源代码，违背了ocp 原则，这点请同学们注意.