原型模式（Prototype Pattern）——对象克隆、深克隆与浅克隆及适用场景
原型模式（Prototype Pattern）是设计模式中的一种创建型模式，目的是通过复制现有的对象来创建新的对象，而不是通过传统的实例化方式。原型模式常常用于需要创建大量类似对象的场景，可以提高性能并减少资源的消耗。下面将详细介绍原型模式的基本概念、对象克隆的实现、深克隆与浅克隆的区别以及原型模式的适用场景。
什么是原型模式
原型模式的核心思想是：通过“复制”一个已有的实例（原型），来创建新的对象，而不需要重新初始化一个新的对象。这样可以避免一些对象的重复构建，尤其是当对象的创建成本较高时，使用原型模式可以显著提高性能。
原型模式的结构
原型模式通常由以下几个部分构成：
- Prototype（原型）接口：该接口声明一个克隆方法（如
clone()），该方法用于克隆当前对象。 - ConcretePrototype（具体原型）：实现克隆方法的具体类，通常该类中包含需要复制的属性或数据。
- Client（客户端）：负责使用原型对象，通过调用原型的克隆方法来创建新的实例。
对象克隆
对象克隆指的是通过现有对象创建一个完全相同的新对象。克隆操作可以通过两种方式实现：
- 浅克隆（Shallow Copy）：仅复制对象本身的引用，不复制引用类型的属性对象。即复制对象的字段，但引用类型的字段仍然指向原对象中的相同地址。
- 深克隆（Deep Copy）：复制对象及其所有引用的对象，确保原对象和新对象之间完全独立。所有的对象和其包含的引用对象都会被重新创建一份。
浅克隆（Shallow Copy）
浅克隆是指复制对象时，只复制对象的基本数据类型字段和引用类型字段的引用，而不对引用类型字段指向的对象进行克隆。换句话说，浅克隆会使得原对象和克隆对象共享某些引用数据。
示例：浅克隆
class Person implements Cloneable {
private String name;
private int age;
private Address address;
public Person(String name, int age, Address address) {
this.name = name;
this.age = age;
this.address = address;
}
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone(); // 使用 Object 类的 clone() 方法进行浅克隆
}
// Getter and Setter
}
class Address {
private String street;
public Address(String street) {
this.street = street;
}
// Getter and Setter
}
在上述示例中，Person类实现了 Cloneable 接口，并通过 super.clone() 实现了浅克隆。Person 的 address 字段是一个引用类型，浅克隆后，原对象和克隆对象会共享同一个 Address 对象。
深克隆（Deep Copy）
深克隆是指复制对象时，不仅复制对象本身，还递归地复制对象中所有引用类型字段所指向的对象。这样，原对象和克隆对象就完全独立，互不干扰。
示例：深克隆
class Person implements Cloneable {
private String name;
private int age;
private Address address;
public Person(String name, int age, Address address) {
this.name = name;
this.age = age;
this.address = address;
}
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
// 深克隆：手动克隆 address 对象
Person cloned = (Person) super.clone();
cloned.address = (Address) address.clone();
return cloned;
}
// Getter and Setter
}
class Address implements Cloneable {
private String street;
public Address(String street) {
this.street = street;
}
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone(); // 递归克隆地址对象
}
// Getter and Setter
}
在这个例子中，Person类通过手动克隆address对象实现了深克隆。原对象和克隆对象的address字段是独立的，即使修改一个对象的address，另一个对象的address也不会受到影响。
浅克隆与深克隆的区别
| 特性 | 浅克隆（Shallow Copy） | 深克隆（Deep Copy） |
|---|---|---|
| 复制对象 | 仅复制对象的基本数据类型字段和引用类型字段的引用 | 复制对象及其所有引用类型字段指向的对象 |
| 引用类型字段 | 引用类型字段指向相同的对象 | 引用类型字段指向独立的对象 |
| 性能 | 较高，克隆操作较为简单 | 较低，需递归克隆所有对象 |
| 适用场景 | 当对象中没有嵌套引用类型，或者引用类型对象无需独立时 | 当对象中包含嵌套引用类型，并且需要独立的对象时 |
原型模式的适用场景
原型模式适用于以下几种情况：
- 对象创建成本较高或复杂：当创建对象非常复杂或资源消耗较大时，可以通过克隆现有对象来节省时间和资源。
示例：当创建一个数据库连接对象时，通常建立连接需要很多时间和系统资源，而通过克隆一个已连接的对象来获得一个新的连接，效率会更高。
- 需要复制多个相似对象：当需要创建一批类似的对象时，通过复制现有的对象来避免重复的初始化过程。
示例：在图形设计软件中，可以复制一个已有的图形（如矩形、圆形等）来创建新图形，而不需要重新绘制。
- 需要变更部分属性：当对象的大部分属性保持不变时，可以通过克隆现有对象并修改部分属性来生成新的对象。
示例：在游戏中，玩家创建角色时，可以复制一个已有的角色模板，然后修改角色的一些属性（如装备、技能等）来快速创建新角色
原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_45970964/article/details/144282162
免责声明：本站文章内容转载自网络资源，如本站内容侵犯了原著者的合法权益，可联系本站删除。更多内容请关注自学内容网（zxcms.com）！