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learn.lianglianglee.com/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/13 克隆模式：给你一个分身术.md.html
周伟 d9c5ffd627 u
2022-05-11 19:04:14 +08:00

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<title>13 克隆模式：给你一个分身术.md.html</title>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/08 装饰模式：你想怎么穿就怎么穿.md.html">08 装饰模式：你想怎么穿就怎么穿.md.html</a>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/09 工厂模式：你要拿铁还是摩卡.md.html">09 工厂模式：你要拿铁还是摩卡.md.html</a>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/10 迭代模式：下一个就是你了.md.html">10 迭代模式：下一个就是你了.md.html</a>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/12 构建模式：想要车还是庄园.md.html">12 构建模式：想要车还是庄园.md.html</a>
</li>
<li>
<a class="current-tab" href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/13 克隆模式：给你一个分身术.md.html">13 克隆模式：给你一个分身术.md.html</a>
</li>
<li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/15 命令模式：大闸蟹，走起！.md.html">15 命令模式：大闸蟹，走起！.md.html</a>
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</li>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/21 生活中的设计模式：那些未完待续的设计模式.md.html">21 生活中的设计模式：那些未完待续的设计模式.md.html</a>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/22 深入解读过滤器模式：制作一杯鲜纯细腻的豆浆.md.html">22 深入解读过滤器模式：制作一杯鲜纯细腻的豆浆.md.html</a>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/23 深入解读对象池技术：共享让生活更便捷.md.html">23 深入解读对象池技术：共享让生活更便捷.md.html</a>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/24 深入解读回调机制：把你技能亮出来.md.html">24 深入解读回调机制：把你技能亮出来.md.html</a>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/26 谈谈我对设计原则的思考.md.html">26 谈谈我对设计原则的思考.md.html</a>
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<a href="/专栏/白话设计模式 28 讲（完）/27 谈谈我对项目重构的看法.md.html">27 谈谈我对项目重构的看法.md.html</a>
</li>
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<div class="book-post">
<p id="tip" align="center"></p>
<div><h1>13 克隆模式：给你一个分身术</h1>
<p>【故事剧情】</p>
<blockquote>
<p>Tony 最近在看一部电视剧《闪电侠》，里面一个人物叫 Danton Black 的超级人类，拥有复制自身的超能力，能够变身出六个自己，男主角第一次与他交锋时还晕了过去。</p>
<p>Tony 也想要有这种超能力，这样就可以同时处理多件事啦：可以一边敲代码、一边看书、还能一边约妹，哈哈！</p>
<p>当然这是不可能的，虽然现在的克隆技术已经能够克隆羊、克隆狗、克隆猫，但还不能克隆人！就算可以，也不能使克隆出来的自己立刻就变成二十几岁的你，当他长到二十几岁时你已经四十几岁了，他还能理解你的想法吗？</p>
</blockquote>
<p><img src="assets/cdf6fa20-781d-11e8-81a3-e1036ee16107.jpg" alt="img" /></p>
<h3>用程序来模拟生活</h3>
<p>人的克隆是困难的，但程序的克隆是简单的，因为它天生就具有方便复制的特点。在程序设计中，也有一种思想是来源于克隆这一概念，它就是克隆模式。在谈这一模式之前，我们先用程序来模拟一下 Tony 这一 YY 的想法。</p>
<p>源码示例：</p>
<pre><code class="language-python">from copy import copy, deepcopy
class Person:
&quot;人&quot;
def __init__(self, name, age):
self.__name = name
self.__age = age
def showMyself(self):
print(&quot;我是&quot; + self.__name + &quot;,年龄&quot; + str(self.__age) + &quot;.&quot;)
def coding(self):
print(&quot;我是码农，我在Coding改变世界...&quot;)
def reading(self):
print(&quot;阅读使我快乐！知识使我成长！如饥似渴地阅读是生活的一部分...&quot;)
def fallInLove(self):
print(&quot;春风吹，月亮明，花前月下好相约...&quot;)
def clone(self):
return copy(self)
</code></pre>
<p>测试代码：</p>
<pre><code class="language-python">def testProtoType():
tony = Person(&quot;Tony&quot;, 26)
tony.showMyself()
tony.coding()
tony1 = tony.clone()
tony1.showMyself()
tony1.reading()
tony2 = tony.clone()
tony2.showMyself()
tony2.fallInLove()
</code></pre>
<p>输出结果：</p>
<pre><code>我是Tony,年龄:26
我是码农，我在Coding改变世界...
我是Tony,年龄:26
阅读使我快乐！知识使我成长！如饥似渴地阅读是生活的一部分...
我是Tony,年龄:26
春风吹，月亮明，花前月下好相约...
</code></pre>
<p>在上面的例子中，Tony 克隆出了两个自己 tony1 和 tony2，因为是克隆出来的，所有姓名和年龄都一样，这样 Tony 就可以同时去敲代码、读书和约会了。</p>
<h4>从剧情中思考克隆模式</h4>
<p>像上面的 Demo 一样，通过拷贝自身的属性来创建一个新对象的过程叫做<strong>克隆模式</strong>。在很多书籍和资料中被称为<strong>原型模式</strong>，但我觉得克隆一词更能切中其主旨。</p>
<p>克隆模式的核心就是一个 Clone 方法，Clone 方法的功能就是拷贝父本的所有属性，主要包括两个过程：</p>
<ul>
<li>分配一块新的内存空间给新的对象；</li>
<li>拷贝父本对象的所有属性。</li>
</ul>
<h4>浅拷贝与深拷贝</h4>
<p>要讲清楚这个概念，先来看一个例子，还是基于上面的 Demo，我们稍做一些修改。</p>
<pre><code class="language-python">class Person:
&quot;人&quot;
def __init__(self, name, age):
self.__name = name
self.__age = age
self.__petList = []
def showMyself(self):
print(&quot;我是&quot; + self.__name + &quot;,年龄&quot; + str(self.__age) + &quot;. 我养了这些宠物：&quot;)
for pet in self.__petList:
print(pet + &quot;\t&quot;, end=&quot;&quot;)
print()
def addPet(self, pet):
self.__petList.append(pet)
def clone(self):
return copy(self)
def deepClone(self):
return deepcopy(self)
</code></pre>
<p>测试代码：</p>
<pre><code class="language-python">def testProtoType2():
tony = Person(&quot;Tony&quot;, 26)
tony.addPet(&quot;小狗Coco&quot;)
print(&quot;父本tony：&quot;, end=&quot;&quot;)
tony.showMyself()
tony1 = tony.deepClone()
tony1.addPet(&quot;小猫Amy&quot;)
print(&quot;副本tony1：&quot;, end=&quot;&quot;)
tony1.showMyself()
print(&quot;父本tony：&quot;, end=&quot;&quot;)
tony.showMyself()
tony2 = tony.clone()
tony2.addPet(&quot;小兔Ricky&quot;)
print(&quot;副本tony2：&quot;, end=&quot;&quot;)
tony2.showMyself()
print(&quot;父本tony：&quot;, end=&quot;&quot;)
tony.showMyself()
</code></pre>
<p>输出结果：</p>
<pre><code>父本tony：我是Tony,年龄26. 我养了这些宠物：
小狗Coco
副本tony1：我是Tony,年龄26. 我养了这些宠物：
小狗Coco 小猫Amy
父本tony：我是Tony,年龄26. 我养了这些宠物：
小狗Coco
副本tony2：我是Tony,年龄26. 我养了这些宠物：
小狗Coco 小兔Ricky
父本tony：我是Tony,年龄26. 我养了这些宠物：
小狗Coco 小兔Ricky
</code></pre>
<p>在上面这个例子中，我们看到“副本 tony1”是通过深拷贝的方式创建的，我们对 tony1 对象增加宠物，不会影响 tony 对象。而副本 tony2 是通过浅拷贝的方式创建的，我们对 tony2 对象增加宠物时，tony 对象也更着改变。这是因为 Person 类<code>__petList</code>成员是一个可变的引用类型，<strong>浅拷贝只拷贝引用类型对象的指针（指向），而不拷贝引用类型对象指向的值；深拷贝到同时拷贝引用类型对象及其指向的值。</strong></p>
<p>引用类型：对象本身可以修改，Python 中的引用类型有列表（List）、字典（Dictionary）、类对象。Python 在赋值的时候默认是浅拷贝，如</p>
<pre><code>def testList():
list = [1, 2, 3];
list1 = list;
print(&quot;list's id:&quot;, id(list))
print(&quot;list1's id:&quot;, id(list1))
print(&quot;修改之前：&quot;)
print(&quot;list:&quot;, list)
print(&quot;list1:&quot;, list1)
list1.append(4);
print(&quot;修改之后：&quot;)
print(&quot;list:&quot;, list)
print(&quot;list1:&quot;, list1)
</code></pre>
<p>结果：</p>
<pre><code>list's id: 56424568
list1's id: 56424568
修改之前：
list: [1, 2, 3]
list1: [1, 2, 3]
修改之后：
list: [1, 2, 3, 4]
list1: [1, 2, 3, 4]
</code></pre>
<p>通过 Clone 的方式创建对象时，浅拷贝往往是很危险的，因为一个对象的改变另一个对象也同时改变。深拷贝会对一个对象的发生进行完全拷贝，这样两个对象之间就不会相互影响了，你改你的，我改我的。</p>
<p>在使用克隆模式时，除非一些特殊情况（如需求本身就要求两个对象一起改变），<strong>尽量使用深拷贝的方式</strong>（称其为<strong>安全模式</strong>）。</p>
<h3>克隆模式的模型抽象</h3>
<h4>代码框架</h4>
<p>克隆模式非常简单，我们可以对它进行进一步的重构和优化，抽象出克隆模式的框架模型。</p>
<pre><code class="language-python">from copy import copy, deepcopy
class Clone:
&quot;克隆的基类&quot;
def clone(self):
&quot;浅拷贝的方式克隆对象&quot;
return copy(self)
def deepClone(self):
&quot;深拷贝的方式克隆对象&quot;
return deepcopy(self)
</code></pre>
<h4>类图</h4>
<p>上面的代码框架可用类图表示如下：</p>
<p><img src="assets/ebf0ed60-781d-11e8-81a3-e1036ee16107.jpg" alt="enter image description here" /></p>
<h4>基于框架的实现</h4>
<p>有了上面的代码框架之后，我们要实现示例代码的功能就会更简单了。最开始的示例代码我们假设它为 version 1.0，那么再看看基于框架的 version 2.0 吧。</p>
<pre><code class="language-python">class Person(Clone):
&quot;人&quot;
def __init__(self, name, age):
self.__name = name
self.__age = age
self.__petList = []
def showMyself(self):
print(&quot;我是&quot; + self.__name + &quot;,年龄&quot; + str(self.__age) + &quot;. 我养了这些宠物：&quot;)
for pet in self.__petList:
print(pet + &quot;\t&quot;, end=&quot;&quot;)
print()
def addPet(self, pet):
self.__petList.append(pet)
def coding(self):
print(&quot;我是码农，我在Coding改变世界...&quot;)
def reading(self):
print(&quot;阅读使我快乐！知识使我成长！如饥似渴地阅读是生活的一部分...&quot;)
def fallInLove(self):
print(&quot;春风吹，月亮明，花前月下好相约...&quot;)
</code></pre>
<p>测试代码不用变（同 testProtoType2()），自己跑一下，会发现输出结果和之前的是一样的。</p>
<h4>模型说明</h4>
<p>克隆模式也叫原型模式，应用场景非常之广泛。Java 中与基类 Object 融为一体，可以随手就拿来用，只要 implements Cloneabble 接口就默认拥有了克隆的功能。而在 Python 中，克隆模式更是成为了语言本身的部分，因为 Python 中对象的赋值就是一个浅拷贝的过程。</p>
<h5><strong>克隆模式的优点</strong></h5>
<ul>
<li>克隆模式是通过内存拷贝的方式进行复制，比 new 的方式创建对象性能更好；</li>
<li>通过深拷贝的方式，可以方便地创建一个具有相同属性和行为的另一个对象，特别是对于复杂对象，方便性尤为体现。</li>
</ul>
<h5><strong>克隆模式的缺点</strong></h5>
<p>通过克隆的方式创建对象，<strong>不会执行类的构造函数</strong>，这不一定是缺点，但大家使用的时候需要注意这一点。</p>
<h3>应用场景</h3>
<ul>
<li>如果创建新对象（如复杂对象）成本较大，我们可以利用已有的对象进行复制来获得。</li>
<li>当类的初始化需要消耗非常多的资源时，如需要消耗很多的数据、硬件等资源。</li>
</ul>
</div>
</div>
<div>
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</div>
<div style="float: right">
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</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
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