(四)趣學設計模式之原型模式！

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目錄

一、啥是原型模式？
二、為什么要用原型模式？
三、原型模式怎么實現？
四、原型模式的應用場景
五、原型模式的優點和缺點
六、總結

🌟我的其他文章也講解的比較有趣😁，如果喜歡博主的講解方式，可以多多支持一下，感謝🤗！
🌟了解抽象工廠模式請看： (三)趣學設計模式之抽象工廠模式！

這篇文章帶你詳細認識一下設計模式中的原型模式

一、啥是原型模式？

原型模式，說白了，就是“山寨”！ 🤣 你有一個寶貝，不想自己辛辛苦苦再做一個，就找個復印機（克隆方法），咔嚓一下，復制一個一模一樣的出來！

對象的創建成本很高： 就像造火箭 🚀，太費勁了，不如復制一個！
需要創建大量相似對象： 就像克隆羊 🐑，要一大堆一樣的羊，一個個生太慢了！
希望隱藏對象的創建細節： 就像做菜 🍳，你只想吃，不想知道怎么做的！

二、為什么要用原型模式？

用原型模式，好處多多：

省錢省力： 不用重復造輪子 🚗，直接復制，省時省力！
靈活多變： 想復制啥就復制啥，不用提前定好，很靈活！
簡單易懂： 不用管對象怎么創建的，直接復制就行，代碼更簡單！
避免麻煩： 不用創建一堆亂七八糟的子類，省心！

三、原型模式怎么實現？

原型模式主要有兩種“山寨”方法：

淺拷貝（Shallow Copy）
深拷貝（Deep Copy）

實現原型模式的關鍵點

Cloneable 接口： 就像一個“允許復制”的標簽 🏷?，貼上這個標簽，才能被復印！
Object 類的 clone() 方法： 就像復印機的基本功能，只能復印表面信息（淺拷貝）！
重寫 clone() 方法： 就像升級復印機，讓它可以復印所有信息（深拷貝）！

1.淺拷貝（Shallow Copy）：只復制表面！ 🤏

淺拷貝就像復印身份證 🪪，你復印了一張身份證，上面的名字、地址都一樣，但是里面的芯片還是原來的那個。如果原來的身份證信息變了，復印件也會跟著變！

// 1. 定義原型接口 (Cloneable 是 Java 內置的接口)
interface Prototype extends Cloneable {Prototype clone(); // 克隆方法
}// 2. 定義具體原型類
class Sheep implements Prototype {private String name;private int age;private Address address; // 引用類型屬性public Sheep(String name, int age, Address address) {this.name = name;this.age = age;this.address = address;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public Address getAddress() {return address;}public void setAddress(String city) {this.address.setCity(city);}@Overridepublic Sheep clone() {try {// 淺拷貝：直接調用 Object 類的 clone() 方法return (Sheep) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {System.out.println("克隆失敗！ 😭");return null;}}@Overridepublic String toString() {return "Sheep{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +", address=" + address +'}';}
}// 地址類 (引用類型)
class Address {private String city;public Address(String city) {this.city = city;}public String getCity() {return city;}public void setCity(String city) {this.city = city;}@Overridepublic String toString() {return "Address{" +"city='" + city + '\'' +'}';}
}// 3. 客戶端使用
public class Client {public static void main(String[] args) {// 創建原型對象Address address = new Address("北京");Sheep originalSheep = new Sheep("多莉", 3, address);// 克隆原型對象Sheep clonedSheep = originalSheep.clone();// 打印原始對象和克隆對象System.out.println("原始羊: " + originalSheep);System.out.println("克隆羊: " + clonedSheep);// 修改原始對象的引用類型屬性originalSheep.setAddress("上海");// 再次打印原始對象和克隆對象System.out.println("修改后的原始羊: " + originalSheep);System.out.println("修改后的克隆羊: " + clonedSheep);}
}

代碼解釋：

Prototype：原型接口，定義了克隆方法。
Sheep：具體原型類，實現了 Prototype 接口，表示羊。
clone()：克隆方法，用于創建對象的副本。
Address：地址類，作為 Sheep 類的引用類型屬性。

輸出結果：

原始羊: Sheep{name='多莉', age=3, address=Address{city='北京'}}
克隆羊: Sheep{name='多莉', age=3, address=Address{city='北京'}}
修改后的原始羊: Sheep{name='多莉', age=3, address=Address{city='上海'}}
修改后的克隆羊: Sheep{name='多莉', age=3, address=Address{city='上海'}}

分析：

可以看到，修改原始羊的地址后，克隆羊的地址也跟著改變了！這是因為淺拷貝只復制了地址的“指針”，原始羊和克隆羊指向的是同一個地址，所以一個變了，另一個也跟著變！

2. 深拷貝（Deep Copy）：徹底復制！ 💯

深拷貝就像克隆一只完整的羊 🐑，你克隆了一只羊，它有自己的名字、年齡和地址，和原來的羊完全沒有關系。即使原來的羊死了，克隆羊還是活蹦亂跳的！

import java.io.*;class Sheep implements Prototype, Serializable { // 注意實現 Serializable 接口private String name;private int age;private Address address;public Sheep(String name, int age, Address address) {this.name = name;this.age = age;this.address = address;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public Address getAddress() {return address;}public void setAddress(Address address) {this.address = address;}@Overridepublic Sheep clone() {try {// 使用序列化和反序列化實現深拷貝ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);oos.writeObject(this);ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);return (Sheep) ois.readObject();} catch (Exception e) {System.out.println("克隆失敗！ 😭");return null;}}@Overridepublic String toString() {return "Sheep{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +", address=" + address +'}';}
}class Address implements Serializable { // 注意實現 Serializable 接口private String city;public Address(String city) {this.city = city;}public String getCity() {return city;}public void setCity(String city) {this.city = city;}@Overridepublic String toString() {return "Address{" +"city='" + city + '\'' +'}';}
}public class Client {public static void main(String[] args) {// 創建原型對象Address address = new Address("北京");Sheep originalSheep = new Sheep("多莉", 3, address);// 克隆原型對象Sheep clonedSheep = originalSheep.clone();// 打印原始對象和克隆對象System.out.println("原始羊: " + originalSheep);System.out.println("克隆羊: " + clonedSheep);// 修改原始對象的引用類型屬性address.setCity("上海");// 再次打印原始對象和克隆對象System.out.println("修改后的原始羊: " + originalSheep);System.out.println("修改后的克隆羊: " + clonedSheep);}
}

注意： 使用序列化和反序列化實現深拷貝，需要確保對象及其所有屬性都實現了 Serializable 接口。

輸出結果：

原始羊: Sheep{name='多莉', age=3, address=Address{city='北京'}}
克隆羊: Sheep{name='多莉', age=3, address=Address{city='北京'}}
修改后的原始羊: Sheep{name='多莉', age=3, address=Address{city='上海'}}
修改后的克隆羊: Sheep{name='多莉', age=3, address=Address{city='北京'}}

分析：

可以看到，修改原始羊的地址后，克隆羊的地址沒有改變！這是因為深拷貝復制了地址的所有信息，原始羊和克隆羊擁有不同的地址，所以一個變了，另一個不會受到影響！