23种设计模式（5）：原型模式

定义：用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。

类型：创建类模式

类图：

原型模式主要用于对象的复制，它的核心是就是类图中的原型类Prototype。Prototype类须要具备下面两个条件：

• 实现Cloneable接口。在java语言有一个Cloneable接口，它的作用仅仅有一个，就是在执行时通知虚拟机能够安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中，仅仅有实现了这个接口的类才干够被拷贝，否则在执行时会抛出CloneNotSupportedException异常。
• 重写Object类中的clone方法。Java中，全部类的父类都是Object类，Object类中有一个clone方法，作用是返回对象的一个拷贝，可是其作用域protected类型的，一般的类无法调用，因此，Prototype类须要将clone方法的作用域改动为public类型。

原型模式是一种比較简单的模式，也非常easy理解，实现一个接口，重写一个方法即完毕了原型模式。在实际应用中，原型模式非常少单独出现。经常与其它模式混用，他的原型类Prototype也经常使用抽象类来替代。

实现代码：

class Prototype implements Cloneable {
	public Prototype clone(){
		Prototype prototype = null;
		try{
			prototype = (Prototype)super.clone();
		}catch(CloneNotSupportedException e){
			e.printStackTrace();
		}
		return prototype;
	}
}

class ConcretePrototype extends Prototype{
	public void show(){
		System.out.println("原型模式实现类");
	}
}

public class Client {
	public static void main(String[] args){
		ConcretePrototype cp = new ConcretePrototype();
		for(int i=0; i< 10; i++){
			ConcretePrototype clonecp = (ConcretePrototype)cp.clone();
			clonecp.show();
		}
	}
}

原型模式的长处及适用场景

使用原型模式创建对象比直接new一个对象在性能上要好的多，由于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，性能的区别很明显。

使用原型模式的还有一个优点是简化对象的创建，使得创建对象就像我们在编辑文档时的复制粘贴一样简单。

由于以上长处，所以在须要反复地创建相似对象时能够考虑使用原型模式。比方须要在一个循环体内创建对象，假如对象创建过程比較复杂或者循环次数非常多的话，使用原型模式不但能够简化创建过程，并且能够使系统的总体性能提高非常多。

原型模式的注意事项

• 使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法。由于对象的复制是通过调用Object类的clone方法来完毕的，它直接在内存中复制数据，因此不会调用到类的构造方法。不但构造方法中的代码不会运行，甚至连訪问权限都对原型模式无效。还记得单例模式吗？单例模式中，仅仅要将构造方法的訪问权限设置为private型，就能够实现单例。可是clone方法直接无视构造方法的权限，所以，单例模式与原型模式是冲突的，在使用时要特别注意。
• 深拷贝与浅拷贝。Object类的clone方法仅仅会拷贝对象中的主要的数据类型，对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝，这就是浅拷贝。假设要实现深拷贝，必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝。比如：

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

因为ArrayList不是基本类型，所以成员变量list，不会被拷贝，须要我们自己实现深拷贝，幸运的是java提供的大部分的容器类都实现了Cloneable接口。所以实现深拷贝并非特别困难。

PS：深拷贝与浅拷贝问题中，会发生深拷贝的有java中的8中基本类型以及他们的封装类型，另外还有String类型。其余的都是浅拷贝。