1.定义
原型模式(Prototype Pattern)：原型模式是一种对象创建型模式，用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。原型模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无须知道任何创建的细节。 原型模式的基本工作原理是通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝原型自己来实现创建过程。
2.UML图
3.代码
package com.skiff.www.deepclone;
/**
* @Auther: 一叶扁舟
* @Date: 2018/11/1 23:24
* @Description:
*/
public class Person implements Cloneable{
private String name;
private Integer age;
public String getName() {
return name;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
@Override
protected Person clone() throws CloneNotSupportedException {
//浅克隆
return (Person) super.clone();
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
package com.skiff.www.deepclone;
/**
* @Auther: 一叶扁舟
* @Date: 2018/11/1 23:26
* @Description:
*/
public class ClientTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Person person = new Person();
person.setAge(18);
person.setName("一叶扁舟");
Person person1 = person.clone();
System.out.println(person);
System.out.println(person1);
person.setName("skiff");
System.out.println("---------------------------");
System.out.println(person);
System.out.println(person1);
//输出结果：
//Person{name='一叶扁舟', age=18}
//Person{name='一叶扁舟', age=18}
//---------------------------
//Person{name='skiff', age=18}
//Person{name='一叶扁舟', age=18}
// 说明，clone的对象，在内存中单独存在的，person和person1不是同一个对象，修改了person中的数据并不会改变person1的数据
}
}
package com.skiff.www.deepclone;
import com.sun.beans.editors.ByteEditor;
import java.io.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
*
* 功能描述:两种深克隆的方法
*
* @param:
* @return:
* @auther: 一叶扁舟(skiff)
* @date: 2018/11/1 23:35
*/
//Person2进行读写磁盘一定要序列化
public class Person2 implements Cloneable, Serializable{
private String name;
private Integer age;
private List<String> friends;
public String getName() {
return name;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
//深克隆的第一种方式
// @Override
protected Person2 clone1() throws CloneNotSupportedException {
//简单类型直接用clone方法），浅克隆
Person2 person2 = (Person2) super.clone();
//复杂类型手动创建对象，并逐一赋值（深克隆）
List<String> friends = new ArrayList<>();
for (String friend :getFriends()) {
friends.add(friend);
}
person2.setFriends(friends);
return person2;
}
//深克隆的第二种方式
@Override
protected Person2 clone() {
// I/O读写的方式，赋值数据
try {
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(baos);
objectOutputStream.writeObject(this);
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
Person2 person2 = (Person2) ois.readObject();
return person2;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
public List<String> getFriends() {
return friends;
}
public void setFriends(List<String> friends) {
this.friends = friends;
}
@Override
public String toString() {
return "Person2{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", friends=" + friends +
'}';
}
}
package com.skiff.www.deepclone;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* @Auther: 一叶扁舟
* @Date: 2018/11/1 23:26
* @Description:
*/
public class ClientTest2 {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Person2 person = new Person2();
person.setAge(18);
person.setName("一叶扁舟");
List<String> friends = new ArrayList<>();
friends.add("张三");
friends.add("李四");
person.setFriends(friends);
Person2 person2 = person.clone();
System.out.println(person);
System.out.println(person2);
person.setName("skiff");
friends.add("王五");
person.setFriends(friends);
System.out.println("---------------------------");
System.out.println(person);
System.out.println(person2);
}
}
4.优缺点
（1）原型模式的优点
当创建新的对象实例较为复杂时，使用原型模式可以简化对象的创建过程，通过一个已有实例可以提高新实例的创建效率。 可以动态增加或减少产品类。 原型模式提供了简化的创建结构。 可以使用深克隆的方式保存对象的状态。
（2）原型模式的缺点
需要为每一个类配备一个克隆方法，而且这个克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，不一定是件容易的事，必须修改其源代码，违背了“开闭原则”。 在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码。
(3)模式适用环境
创建新对象成本较大，新的对象可以通过原型模式对已有对象进行复制来获得，如果是相似对象，则可以对其属性稍作修改。
如果系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小，或者对象本身占内存不大的时候，也可以使用原型模式配合备忘录模式来应用。相反，如果对象的状态变化很大，或者对象占用的内存很大，那么采用状态模式会比原型模式更好。
需要避免使用分层次的工厂类来创建分层次的对象，并且类的实例对象只有一个或很少的几个组合状态，通过复制原型对象得到新实例可能比使用构造函数创建一个新实例更加方便。
5.应用
(1) 原型模式应用于很多软件中，如果每次创建一个对象要花大量时间，原型模式是最好的解决方案。很多软件提供的复制(Ctrl + C)和粘贴(Ctrl + V)操作就是原型模式的应用，复制得到的对象与原型对象是两个类型相同但内存地址不同的对象，通过原型模式可以大大提高对象的创建效率。
(2) 在Struts2中为了保证线程的安全性，Action对象的创建使用了原型模式，访问一个已经存在的Action对象时将通过克隆的方式创建出一个新的对象，从而保证其中定义的变量无须进行加锁实现同步，每一个Action中都有自己的成员变量，避免Struts1因使用单例模式而导致的并发和同步问题。
(3) 在Spring中，用户也可以采用原型模式来创建新的bean实例，从而实现每次获取的是通过克隆生成的新实例，对其进行修改时对原有实例对象不造成任何影响。
6.总结
（1）原型模式是一种对象创建型模式，用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。原型模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无须知道任何创建的细节。
（2）原型模式的基本工作原理是通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝原型自己来实现创建过程。
（3）原型模式包含三个角色：抽象原型类是定义具有克隆自己的方法的接口；
具体原型类实现具体的克隆方法，在克隆方法中返回自己的一个克隆对象；
让一个原型克隆自身从而创建一个新的对象，在客户类中只需要直接实例化或通过工厂方法等方式创建一个对象，再通过调用该对象的克隆方法复制得到多个相同的对象。 在Java中可以直接使用Object提供的clone()方法来实现对象的克隆，能够实现克隆的Java类必须实现一个标识接口Cloneable，表示这个Java类支持复制。
（4）在浅克隆中，当对象被复制时它所包含的成员对象却没有被复制；在深克隆中，除了对象本身被复制外，对象包含的引用也被复制，也就是其中的成员对象也将复制。在Java语言中，通过覆盖Object类的clone()方法可以实现浅克隆；如果需要实现深克隆，可以通过序列化等方式来实现。
（5）原型模式最大的优点在于可以快速创建很多相同或相似的对象，简化对象的创建过程，还可以保存对象的一些中间状态；其缺点在于需要为每一个类配备一个克隆方法，因此对已有类进行改造比较麻烦，需要修改其源代码，并且在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码。
（6）原型模式适用情况包括：创建新对象成本较大，新的对象可以通过原型模式对已有对象进行复制来获得；系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小；需要避免使用分层次的工厂类来创建分层次的对象，并且类的实例对象只有一个或很少的几个组合状态，通过复制原型对象得到新实例可能比使用构造函数创建一个新实例更加方便。