原型模式（Prototype）

原型模式

概念

原型模式（Prototype）属于创建型模式，它通过复制一个已经存在的实例来返回新的实例，而不是新建实例，被复制的实例就是我们所称的原型，这个原型是可定制的。

原型模式多用于创建复杂的或者耗时的实例，因为这种情况下，复制一个已经存在的实例可以使程序运行更加高效，或者创建值相等，只是命名不一样的同类数据。

类图

示例

public class Prototype implements Cloneable {      @Override    public Object clone() {        Prototype prototype = null;          try{            prototype = (Prototype)super.clone();          }catch(CloneNotSupportedException e){              e.printStackTrace();          }        return prototype;       }}public class ConcretePrototype extends Prototype{      public void print(){          System.out.println("ConcretePrototype");      }  }  public class Client {      public static void main(String[] args){          ConcretePrototype cp = new ConcretePrototype();          for(int i=0; i< 10; i++){              ConcretePrototype clonePrototype = (ConcretePrototype)cp.clone();              clonePrototype.print();          }      }  } 

优点

• 简化对象的创建，只需要调用一个clone方法即可。
• 原型模式创建对象比使用new关键字创建对象性能好很多，因为Object类的clone方法是一个本地方法，它直接操作内存中的二进制流，特别是复制大对象时，性能的差别非常明显。

适用对象

• 在需要重复地创建相似对象时可以考虑使用原型模式，比如在一个循环体内创建对象。
• 如果对象创建比较复杂或者重复创建次数很多，使用clone方法可以提高性能

注意事项

• 使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法。因为对象的复制是通过调用Object类的clone方法来完成的，它直接在内存中复制数据，因此不会调用类的构造方法。
• 访问权限对原型模式无效，这里是因为，在浅拷贝时，如果成员变量是对象，则只拷贝对象引用，即新拷贝出的对象与原有对象共享该实例变量，不受访问权限的限制。这在Java中很疯狂，因为它突破了访问权限的定义，一个private修饰的变量，竟然可以被两个实例对象访问。
• 深拷贝与浅拷贝。Object类的clone方法只会拷贝对象中的基本数据类型及其他的类型（java中的8种基本类型以及它们的封装类型，String类型），对于数组，容器对象，引用对象等都不会拷贝，这就是浅拷贝。如果要实现深拷贝，必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象另行拷贝。

“浅拷贝”和“深拷贝”

• 浅拷贝：对值类型的成员变量进行值的复制，对引用类型的成员变量只复制引用，不复制引用的对象。
• 深拷贝：对值类型的成员变量进行值的复制，对引用类型的成员变量也进行引用对象的复制。
  浅拷贝的规则：
  1、基本类型
  如果变量是基本类型，则拷贝其值，比如：int、float、long等。
  2、String字符串
  拷贝的是地址，是个引用，两个String对象的地址是相同的，但是在修改的时候，它会从字符串池（String Pool）中重新生成新的字符串，原有的字符串对象保持不变，但是。
  3、对象
  如果变量是一个实例对象，则拷贝地址引用，也就是说此时新拷贝出的对象与原有对象共享该实例变量，不受访问权限的限制。

深拷贝的规则：
1、基本类型
如果变量是基本类型，则拷贝其值，比如：int、float、long等。
2、String字符串
String类是final类型的，并且并未重写clone方法，所以无法调用String.clone方法实现所谓的深拷贝，不过，String类尽管只是拷贝的引用，即地址，但是修改时会从String Pool中重新生成字符串，而原有的字符串对象保持不变，类似于深拷贝
3、对象
如果变量是一个实例对象，则调用该对象的clone方法实现拷贝，该对象必须也实现了Cloneable接口，否则会抛异常

深拷贝代码如下：

public class Prototype implements Cloneable {      private ArrayList list = new ArrayList();      @Override    public Object clone(){          Prototype prototype = null;          try{              prototype = (Prototype)super.clone();              prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();          }catch(CloneNotSupportedException e){              e.printStackTrace();          }          return prototype;       }  }  

参考

23种设计模式（5）：原型模式
Java中的Cloneable接口与深拷贝、浅拷贝