原型模式的原理与应用

如果对象的创建成本比较大，而同一个类的不同对象之间差别不大（大部分字段都相同）， 在这种情况下，我们可以利用对已有对象（原型）进行复制（或者叫拷贝）的方式来创建新 对象，以达到节省创建时间的目的。这种基于原型来创建对象的方式就叫作原型设计模式 （Prototype Design Pattern），简称原型模式。

什么是对象成本创建比较大

如果对象中的数据需要经过复杂的计算才能得到（比如排序、计算哈希值），或者需 要从 RPC、网络、数据库、文件系统等非常慢速的 IO 中读取，这种情况下，我们就可以利 用原型模式，从其他已有对象中直接拷贝得到，而不用每次在创建新对象的时候，都重复执 行这些耗时的操作。

原型模式的实现方式：深拷贝和浅拷贝

散列表索引中，每个结点存储的 key 是搜索关 键词，value 是 SearchWord 对象的内存地址。SearchWord 对象本身存储在散列表之外 的内存空间中。

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浅拷贝和深拷贝的区别在于，浅拷贝只会复制图中的索引（散列表），不会复制数据 （SearchWord 对象）本身。相反，深拷贝不仅仅会复制索引，还会复制数据本身。浅拷 贝得到的对象（newKeywords）跟原始对象（currentKeywords）共享数据 （SearchWord 对象），而深拷贝得到的是一份完完全全独立的对象。

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在 Java 语言中，Object 类的 clone() 方法执行的就是我们刚刚说的浅拷贝。它只会拷贝对 象中的基本数据类型的数据（比如，int、long），以及引用对象（SearchWord）的内存 地址，不会递归地拷贝引用对象本身。

两个深拷贝demo

递归拷贝对象、对象的引用对象以及引用对象的引用对象……直到要拷贝的对 象只包含基本数据类型数据，没有引用对象为止。

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public class Demo {
    private HashMap<String, SearchWord> currentKeywords=new HashMap<>();
    private long lastUpdateTime = -1;
    public void refresh() {
        // Deep copy
        HashMap<String, SearchWord> newKeywords = new HashMap<>();
        for (HashMap.Entry<String, SearchWord> e : currentKeywords.entrySet()) {
            SearchWord searchWord = e.getValue();
            SearchWord newSearchWord = new SearchWord(
                searchWord.getKeyword(), searchWord.getCount(), searchWord.getLast());
            newKeywords.put(e.getKey(), newSearchWord);
        }
        // 从数据库中取出更新时间>lastUpdateTime的数据，放入到newKeywords中
        List<SearchWord> toBeUpdatedSearchWords = getSearchWords(lastUpdateTime);
        long maxNewUpdatedTime = lastUpdateTime;
        for (SearchWord searchWord : toBeUpdatedSearchWords) {
            if (searchWord.getLastUpdateTime() > maxNewUpdatedTime) {
                maxNewUpdatedTime = searchWord.getLastUpdateTime();
            }
            if (newKeywords.containsKey(searchWord.getKeyword())) {
                SearchWord oldSearchWord = newKeywords.get(searchWord.getKeyword());
                oldSearchWord.setCount(searchWord.getCount());
                oldSearchWord.setLastUpdateTime(searchWord.getLastUpdateTime());
            } else {
                newKeywords.put(searchWord.getKeyword(), searchWord);
            }
        }
        lastUpdateTime = maxNewUpdatedTime;
        currentKeywords = newKeywords;
    }
    private List<SearchWord> getSearchWords(long lastUpdateTime) {
        // TODO: 从数据库中取出更新时间>lastUpdateTime的数据
        return null;
    }
}

demo2先将对象序列化，然后再反序列化成新的对象。

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public Object deepCopy(Object object) {
    ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();
    ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(bo);
    oo.writeObject(object);
    ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());
    ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);
    return oi.readObject();
}

参考

《设计模式之美》