在閻宏博士的《JAVA與模式》一書中開頭是這樣描述原型（Prototype）模式的：原型模式屬于對象的創(chuàng)建模式到涂。通過給出一個原型對象來指明所有創(chuàng)建的對象的類型步氏，然后用復(fù)制這個原型對象的辦法創(chuàng)建出更多同類型的對象陨簇。這就是選型模式的用意叠赐。
原型模式屬于創(chuàng)建型模式偿洁，創(chuàng)建型模式一般都是通過new來創(chuàng)建一個新對象涯肩，然后調(diào)用對象的相關(guān)操作笋颤。原型模式通過提供具有復(fù)制能力的clone方法來快速創(chuàng)建一個對象蠢莺，在創(chuàng)建復(fù)雜對象的時候，可以快速創(chuàng)建對象。
原型模式的使用場景
- 類的創(chuàng)建需要消耗大量的資源時颁糟，比如需要初始化大量的數(shù)據(jù)、占用過多的硬件資源時候文黎，我們可以通過原型拷貝的形式來避免這些消耗侵俗；
- 當(dāng)一個類對象需要被共享操作時；因為各個調(diào)用者都可能修改操作對象咬展，可以考慮用原型模式拷貝多個對象來操作泽裳。
- 通過 new 產(chǎn)生一個對象需要非常繁瑣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備或訪問權(quán)限，則可以使用原型模式破婆。
原型模式的UML圖
組成角色
- 抽象原型接口（IPrototype）：定義一組具備clone能力的接口標(biāo)準(zhǔn)涮总。
- 具體的原型類（ConcreteProtoType）：實現(xiàn)抽象原型接口的具體原型類。
- 客戶端：客戶端用戶祷舀。
案例場景
這里假設(shè)有個檔案庫瀑梗，檔案庫有很多管理員都可以隨時查看管理學(xué)生的信息，新增學(xué)生聯(lián)系方式蔑鹦。
定義原型接口和具體的接口實現(xiàn)類
/**
* 定義一個具備clone能力的抽象接口
* @author Iflytek_dsw
*
*/
abstract class Prototype {
protected String name;
protected ArrayList<String> telephoneList;
public Prototype(String name){
this.name = name;
telephoneList = new ArrayList<>();
}
public void addTelephone(String telephone){
telephoneList.add(telephone);
}
public void printTele(){
for(String tele : telephoneList){
System.out.println(tele);
}
}
//具備克隆能力的接口
public abstract Prototype clone();
}
/**
* 具體實現(xiàn)類夺克，
* @author Iflytek_dsw
*
*/
class StudentPrototype extends Prototype{
public StudentPrototype(String name) {
super(name);
}
@Override
public Prototype clone() {
StudentPrototype prototype = new StudentPrototype(name);
prototype.name = name;
prototype.telephoneList = telephoneList;
return prototype;
}
}
/**
* 具體原型實現(xiàn)類
* @author Iflytek_dsw
*
*/
class TeacherPrototype extends Prototype{
public TeacherPrototype(String name) {
super(name);
}
@Override
public Prototype clone() {
TeacherPrototype prototype = new TeacherPrototype(name);
prototype.name = name;
prototype.telephoneList = telephoneList;
return prototype;
}
}
定義客戶端使用
public class Client {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
Prototype prototype = new StudentPrototype("小李");
prototype.addTelephone("152000000");
prototype.addTelephone("152111111");
System.out.println("原始類型值：");
prototype.printTele();
Prototype prototypeClone = prototype.clone();
prototypeClone.addTelephone("1530000");
System.out.println("Clone類型值：");
prototypeClone.printTele();
System.out.println("原始類型修改后值：");
prototype.printTele();
}
}
我們來看下具體的運行結(jié)果：
原始類型值：
152000000
152111111
Clone類型值：
152000000
152111111
1530000
原始類型修改后值：
152000000
152111111
1530000
通過上面可以看到，我們通過clone方法創(chuàng)建的對象經(jīng)過操作后嚎朽，它的值會響應(yīng)它的原型铺纽。在某些場景下這種方式就把原型數(shù)據(jù)破壞了。在上面的clone方法中哟忍，我們直接將telephoneList變量直接賦值給克隆的對象狡门，本質(zhì)上這里只是將克隆對象的telephoneList只是原型的一個引用陷寝，我們沒有通過new重新創(chuàng)建，所以telephoneList在內(nèi)存中的地址只有一個其馏、副本和原型都是公用的凤跑，所以副本之間的操作會影響原型。這種方式就被稱之為“淺拷貝”叛复。
原型模式是設(shè)計模式中非常簡單的一個模式仔引，它的核心問題就是關(guān)于clone方法對原始對象的拷貝，對象拷貝(Object Copy)就是將一個對象的屬性拷貝到另一個有著相同類類型的對象中去褐奥。在程序中拷貝對象是很常見的咖耘，主要是為了在新的上下文環(huán)境中復(fù)用對象的部分或全部數(shù)據(jù)。這里需要注意兩種拷貝方式：淺拷貝和深拷貝撬码。
淺拷貝和深拷貝
淺拷貝
淺拷貝是按位拷貝對象儿倒，它會創(chuàng)建一個新對象，新對象有著一份原始對象屬性值的精確拷貝呜笑。如果屬性是基本類型(比如基本數(shù)據(jù)類型夫否、String類型)，拷貝的就是基本類型的值叫胁；如果屬性是內(nèi)存地址（引用類型凰慈，對象），拷貝的就是內(nèi)存地址 驼鹅，因此如果其中一個對象改變了這個地址溉瓶，就會影響到另一個對象。常見的方式：
- 變量直接賦值
深度拷貝
深拷貝會拷貝所有的屬性,并拷貝屬性指向的動態(tài)分配的內(nèi)存谤民。當(dāng)對象和它所引用的對象一起拷貝時即發(fā)生深拷貝。深拷貝相比于淺拷貝速度較慢并且花銷較大疾宏。常見的實現(xiàn)方式：
- 通過new創(chuàng)建類张足、成員變量的新對象；
- 通過序列化實現(xiàn)深拷貝坎藐，序列化將整個對象圖寫入到一個持久化存儲文件中并且當(dāng)需要的時候把它讀取回來, 這意味著當(dāng)你需要把它讀取回來時你需要整個對象圖的一個拷貝为牍。這就是當(dāng)你深拷貝一個對象時真正需要的東西。請注意岩馍，當(dāng)你通過序列化進(jìn)行深拷貝時碉咆，必須確保對象圖中所有類都是可序列化的。序列化這種方式有其自身的限制和問題：1蛀恩、無法序列化transient變量, 使用這種方法將無法拷貝transient變量疫铜。2、太浪費效率双谆，速度太慢壳咕。
上面我們介紹了自定義原型接口實現(xiàn)Clone方法席揽，我們知道在Java中所有類都是集成Object實現(xiàn)，而Object類提供protected Object clone()方法對對象進(jìn)行復(fù)制谓厘，子類當(dāng)然也可以把這個方法置換掉幌羞，提供滿足自己需要的復(fù)制方法。對象的復(fù)制有一個基本問題竟稳，就是對象通常都有對其他的對象的引用属桦。當(dāng)使用Object類的clone()方法來復(fù)制一個對象時，此對象對其他對象的引用也同時會被復(fù)制一份
Java語言提供的Cloneable接口只起到在運行時期通知Java虛擬機(jī)可以安全地在這個類上使用clone()方法他爸。通過調(diào)用這個clone()方法可以得到一個對象的復(fù)制聂宾。由于Object類本身并不實現(xiàn)Cloneable接口，因此如果所考慮的類沒有實現(xiàn)Cloneable接口時讲逛，調(diào)用clone()方法會拋出CloneNotSupportedException異常亏吝。
克隆滿足的條件
clone()方法將對象復(fù)制了一份并返還給調(diào)用者。所謂“復(fù)制”的含義與clone()方法是怎么實現(xiàn)的盏混。一般而言蔚鸥，clone()方法滿足以下的描述：
- 對任何的對象x，都有：x.clone()!=x许赃。換言之止喷，克隆對象與原對象不是同一個對象。
- 對任何的對象x混聊，都有：x.clone().getClass() == x.getClass()弹谁，換言之，克隆對象與原對象的類型一樣句喜。
- 如果對象x的equals()方法定義其恰當(dāng)?shù)脑捲し撸敲磝.clone().equals(x)應(yīng)當(dāng)成立的。
在JAVA語言的API中咳胃，凡是提供了clone()方法的類植康，都滿足上面的這些條件。JAVA語言的設(shè)計師在設(shè)計自己的clone()方法時展懈，也應(yīng)當(dāng)遵守著三個條件销睁。一般來說，上面的三個條件中的前兩個是必需的存崖，而第三個是可選的冻记。
總結(jié)
原型模式優(yōu)點：
原型模式允許在運行時動態(tài)改變具體的實現(xiàn)類型。原型模式可以在運行期間来惧，由客戶來注冊符合原型接口的實現(xiàn)類型冗栗，也可以動態(tài)地改變具體的實現(xiàn)類型，看起來接口沒有任何變化，但其實運行的已經(jīng)是另外一個類實例了贞瞒。因為克隆一個原型就類似于實例化一個類偶房。
原型模式缺點：
原型模式最主要的缺點是每一個類都必須配備一個克隆方法。配備克隆方法需要對類的功能進(jìn)行通盤考慮军浆，這對于全新的類來說不是很難棕洋，而對于已經(jīng)有的類不一定很容易，特別是當(dāng)一個類引用不支持序列化的間接對象乒融，或者引用含有循環(huán)結(jié)構(gòu)的時候掰盘。
那么，如果上面的場景改成：每個人都可以查看備份檔案赞季，但是原型不受副本影響愧捕，該怎么改呢？~申钩。
