同为创建型模式的原型模式与单例模式是密不可分的，这也是最常用的设计模式之一。
原型模式是一种非常简单的设计模式。这里除了基本介绍和演示，还详细介绍了Java中原型模式的本质。
一、介绍
同样，先来看一下《研磨设计模式》的定义——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。
原型模式的本质——克隆生成对象。
那么原型模式是什么意思呢？说白了就是克隆自身。我们知道Java中没有引用这个概念，Java用变量名代表引用。像 Apple a = new Apple();我们知道，想要操作这个Apple对象，那么就是去操作"a"这个变量名，实质就是去操作“a”这个引用所指向的内存地址上的Apple对象。通常而言，赋值操作符“=”的本质就是将“=”右边的地址赋值给左边的引用。如果我们希望创建一个跟这个对象a一样的Apple对象，同时在操作这个新对象的时候，对象a无任何影响。Java新手可能下意识觉得使用Apple b = a; 很明显a和b指向的是同一片内存空间。
原型模式就是为了解决这样的对象复制的问题。
Java中的原型模式实现起来其实很简单，在对象的接口中添加一个复制自身的抽象方法，然后对象实现这个方法，复制自身即可。使用的时候直接调用接口方法即可。
二、我的实现
1、我们有一个水果接口，如下：
1 public interface Fruit {
2
3 public double getPrice();
4
5 public void setPrice(double price);
6
7 //克隆接口
8 public Fruit cloneFruit();
9 }
2、一个简单实现类：
1 public class Apple implements Fruit,Cloneable {
2
3 // 价格
4 private double price;
5 // 平均尺寸
6 private double avgSize;
7 // 产地
8 private String productionArea;
9
10 public Apple(double price, double avgSize, String productionArea) {
11 super();
12 this.price = price;
13 this.avgSize = avgSize;
14 this.productionArea = productionArea;
15 }
16
17 public double getAvgSize() {
18 return avgSize;
19 }
20
21 public void setAvgSize(double avgSize) {
22 this.avgSize = avgSize;
23 }
24
25 public String getProductionArea() {
26 return productionArea;
27 }
28
29 public void setProductionArea(String productionArea) {
30 this.productionArea = productionArea;
31 }
32
33 @Override
34 public void setPrice(double price) {
35 // TODO Auto-generated method stub
36 this.price = price;
37 }
38
39 @Override
40 public double getPrice() {
41 // TODO Auto-generated method stub
42 return price;
43 }
44
45 @Override
46 public String toString() {
47 return "Apple [avgSize=" + avgSize + ", price=" + price
48 + ", productionArea=" + productionArea + "]";
49 }
50
51 //克隆自身的实现
52 @Override
53 public Fruit cloneFruit()
54 {
55 return new Apple(price, avgSize, productionArea);
56 }
57
58 }
3、然后就可以测试了，如下：
1 package prototype.myPrototype;
2
3 public class Client {
4
5 public static void main(String[] args)
6 {
7 Fruit fruit = new Apple(1,2,"红富士");
8 System.out.println(fruit);
9
10 //根据原对象克隆
11 Fruit cloneFruit = fruit.cloneFruit();
12 System.out.println(cloneFruit);
13 System.out.println("两个水果是同一个吗？"+(fruit==cloneFruit));
14
15 }
16 }
4、结果如下：
Apple [avgSize=2.0, price=1.0, productionArea=红富士] Apple [avgSize=2.0, price=1.0, productionArea=红富士] 两个水果是同一个吗？false
如上，简单的实现了原型模式。也实现了接口与实现分离的克隆。在完全不知道对象类型的情况下完成了复制。
三、Java的原型模式（Object的clone()方法）
（1）、介绍
Object类有一个clone()方法，这是java为实现原型模式准备的。
要实现Java的克隆方法，要满足三个条件：
1、调用对象实现了cloneable接口
2、调用对象重写了public Object clone();方法。
3、重写clone()时，调用super.clone();
我们来看一下clone方法的原型
protected native java.lang.Object clone() throws java.lang.CloneNotSupportedException
我们可以看到，这个方法是protected访问控制，同时是一个本地方法。也就是说，任何Object的子类都可以调用这个方法，但是Object对象自身不能调用这个方法。
这个方法执行的时候，是使用RTTI（run-time type identification）的机制,动态得找到目前正在调用clone方法的那个reference，根据它的大小申请内存空间，然后进行bitwise的复制，将该对象的内存空间完全复制到新的空间中去，从而达到shallowcopy的目的。（这句话摘自百度知道）
（2）、问题：
1、为什么调用对象要实现cloneable接口？
因为clone方法执行的时候，会判断当前对象是否实现了Cloneable这个标识接口，如果没有实现，就抛出CloneNotSupportedException异常。
2、为什么调用对象要重写public Object clone();方法，为什么要调用super.clone()？
如果调用对象不重写public Object clone()方法，那么clone()方法都不会显示出来。调用clone()方法，直接编译错误。可是clone()方法不是protected的吗？
我们来看一下clone();方法的API：
By convention, the returned object should be obtained by calling super.clone. If a class and all of its superclasses (except Object) obey this convention, it will be the case that x.clone().getClass() == x.getClass(). --按照惯例，返回的对象应该通过调用 super.clone 获得。如果一个类及其所有的超类（Object 除外）都遵守此约定，则 x.clone().getClass() == x.getClass()
因为只有重写clone()方法，我们才能通过使用super.clone()，才能真正调用Object类的本地方法clone();
从这里我们可以看到，clone()方法是很特殊的。不重写，会编译错误，应该涉及到编译器的优化。
（3）、实现：
我们来Java的原型模式简单改一下上面的示例：
1、将Fruit接口中的克隆功能去掉，这里不列出了。
2、Apple类实现Fruit接口，也实现Cloneable接口，并重写clone()方法，如下：
1 public class Apple implements Fruit, Cloneable {
2
3 // 价格
4 private double price;
5 // 平均尺寸
6 private double avgSize;
7 // 产地
8 private String productionArea;
9
10 public Apple(double price, double avgSize, String productionArea)
11 {
12 super();
13 this.price = price;
14 this.avgSize = avgSize;
15 this.productionArea = productionArea;
16 }
17
18 public double getAvgSize()
19 {
20 return avgSize;
21 }
22
23 public void setAvgSize(double avgSize)
24 {
25 this.avgSize = avgSize;
26 }
27
28 public String getProductionArea()
29 {
30 return productionArea;
31 }
32
33 public void setProductionArea(String productionArea)
34 {
35 this.productionArea = productionArea;
36 }
37
38 @Override
39 public void setPrice(double price)
40 {
41 // TODO Auto-generated method stub
42 this.price = price;
43 }
44
45 @Override
46 public double getPrice()
47 {
48 // TODO Auto-generated method stub
49 return price;
50 }
51
52 // 重写了Object类的clone()方法
53 @Override
54 public Object clone()
55 {
56 // TODO Auto-generated method stub
57 Object cloneApple = null;
58 // 直接调用父类的克隆方法即可
59 try
60 {
61 cloneApple = super.clone();
62 } catch (CloneNotSupportedException e)
63 {
64 e.printStackTrace();
65 }
66 return cloneApple;
67 }
68
69 @Override
70 public String toString()
71 {
72 return "Apple [avgSize=" + avgSize + ", price=" + price + ", productionArea=" + productionArea + "]";
73 }
74
75 }
3、测试一下：
1 public class Client {
2
3 static Fruit fruit = new Apple(90, 5, "新疆");
4
5 public static void main(String[] args) {
6 System.out.println("Fruit：" + fruit);
7 Fruit newFruit = (Fruit) ((Apple)fruit).clone();
8 System.out.println("new Fruit : " + newFruit);
9 System.out.println("前后是否为同一对象？" + (fruit == newFruit));
10 }
11 }
4、结果：
Fruit：Apple [avgSize=5.0, price=90.0, productionArea=新疆] new Fruit : Apple [avgSize=5.0, price=90.0, productionArea=新疆] 前后是否为同一对象？false
个人认为，方便而言，还不如自己手动实现原型模式。
由于Java的原型使用RTTI的机制，速度块，若需要克隆重量级或复杂的对象时适合使用。不过要注意的是，Java的原型模式属于浅度克隆。下面我们会讲如何使用Java的原型模式实现深度克隆。
这里再补充一点：
我们来看，static Fruit fruit = new Apple(90, 5, "新疆");
对于对象fruit，它的编译时类型是Fruit，运行时类型是Apple，所以fruit对象只能显式调用Fruit接口所有的方法。而这其中包含了Object类除了clone()方法之外的所有方法。Java中，接口和类是一个并列的概念
我们可以认为接口是一种特殊的类，它默认实现了Object中除了clone()之外的像toString()、getClass等一系列Object方法。
四、深度克隆和浅度克隆
克隆分为深度克隆和浅度克隆。假设我们现在有一个对象，这个对象有一个引用属性是另一个对象。我们知道，引用属性的本质就是一个内存地址。按照上文的复制，我们会将复制对象的引用属性也一同复制，这样一来，复制对象和被复制对象的该属性都指向同一内存地址了。这就违背了我们克隆的初衷。而这个就是浅度克隆。
相对的，深度克隆就是克隆之后，复制对象和被复制对象是完全不想干的。即对于对象的引用属性，我们重新克隆一次。
下面是Java克隆、深度克隆的简单示例：
1、首先是一个包含刚才Fruit类的Businessman对象：
@Data
public class Businessman implements Cloneable {
private String name;
private Fruit fruit;
public Businessman(String name, Fruit fruit)
{
super();
this.name = name;
this.fruit = fruit;
}
//克隆方法
public Object clone(){
//先克隆一下引用变量
Fruit f = (Fruit) ((Apple)fruit).clone();
Businessman man = new Businessman(name,f);
return man;
}
}
2、测试一下：
1 package prototype;
2
3 public class Client {
4
5 public static void main(String[] args) {
6 //水果类
7 Fruit fruit = new Apple(90, 5, "新疆");
8 //商人
9 Businessman man1 = new Businessman("张三",fruit);
10
11 System.out.println("man1：" + man1);
12 //克隆
13 Businessman man2 = (Businessman) man1.clone();
14
15 System.out.println("man2 : " + man2);
16 System.out.println("man1和man2前后是否为同一对象？" + (man1 == man2));
17 System.out.println("两者的属性呢？"+(man1.getFruit()==man2.getFruit()));
18 }
19 }
3、结果如下：
man1：Businessman [name=张三, fruit=Apple [avgSize=5.0, price=90.0, productionArea=新疆]] man2 : Businessman [name=张三, fruit=Apple [avgSize=5.0, price=90.0, productionArea=新疆]] man1和man2前后是否为同一对象？false 两者的属性呢？false
原文地址：https://www.cnblogs.com/JiangWJ/p/10801449.html