23种设计模式（5）：原型模式

定义：用原型实例指定建立对象的种类，并经过拷贝这些原型建立新的对象。

类型：建立类模式

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类须要具有如下两个条件：

• 实现Cloneable接口。在java语言有一个Cloneable接口，它的做用只有一个，就是在运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，只有实现了这个接口的类才能够被拷贝，不然在运行时会抛出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，做用是返回对象的一个拷贝，可是其做用域protected类型的，通常的类没法调用，所以，Prototype类须要将clone方法的做用域修改成public类型。

        原型模式是一种比较简单的模式，也很是容易理解，实现一个接口，重写一个方法即完成了原型模式。在实际应用中，原型模式不多单独出现。常常与其余模式混用，他的原型类Prototype也经常使用抽象类来替代。

实现代码：

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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 ( ) ;          }      } }

 

原型模式的优势及适用场景

       使用原型模式建立对象比直接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，它直接操做内存中的二进制流，特别是复制大对象时，性能的差异很是明显。

       使用原型模式的另外一个好处是简化对象的建立，使得建立对象就像咱们在编辑文档时的复制粘贴同样简单。

       由于以上优势，因此在须要重复地建立类似对象时能够考虑使用原型模式。好比须要在一个循环体内建立对象，假如对象建立过程比较复杂或者循环次数不少的话，使用原型模式不但能够简化建立过程，并且可使系统的总体性能提升不少。

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。由于对象的复制是经过调用Object类的clone方法来完成的，它直接在内存中复制数据，所以不会调用到类的构造方法。不但构造方法中的代码不会执行，甚至连访问权限都对原型模式无效。还记得单例模式吗？单例模式中，只要将构造方法的访问权限设置为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，因此，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方法只会拷贝对象中的基本的数据类型，对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝，这就是浅拷贝。若是要实现深拷贝，必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝。例如：

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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，因此成员变量list，不会被拷贝，须要咱们本身实现深拷贝，幸运的是java提供的大部分的容器类都实现了Cloneable接口。因此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。其他的都是浅拷贝。

相关参考：

原型模式(上)

原型模式(下)