原型模式

设计模式

一、什么是原型模式

原型模式（Prototype Pattern）是指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。

二、原型模式适用的场景。

1、初始化需要太长时间或者消耗较多资源
2、通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式（构造器的实现过于复杂）
3、同一个类要产生大量相似的对象

三、原型模式的实现方式

原型模式的核心是一个clone方法，通过该方法进行对象的拷贝，只需要实现Cloneable接口并重写clone方法就可以了。这里用一种简单的实现方式作为示例，但是这并不是一个模板，实际开发过程中要灵活处理：

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

四、原型模式的特点和注意事项

原型模式创建对象比直接new一个对象在性能上要好的多，因为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，性能的差别非常明显。同时，由于使用clone方法是操作内存中的二进制流，所以不会执行构造函数。

原型模式虽然很简单，但是在Java中使用clone方法有一些特别需要注意的地方，那就是深浅拷贝问题。

所谓浅拷贝就是只拷贝对象的引用，也就是说并没有基于原有对象创建一个新的对象，只是创建了一个指向原有对象的新的引用，这个时候旧的引用和新的引用都指向这个对象，通过旧引用和新引用操作的都是同一个对象，在并发的时候就可能出现意料之外的情况。

而深拷贝是基于原对象创建一个新的对象，旧的引用指向旧的对象，新的引用指向新的对象。操作的是不同的对象，所以并发的时候也就不会出现问题。

在java中使用clone方法的时候，只有基础类型及基础类型的包装类，然后还有String类型是深拷贝，其它普通对象、数组都只是浅拷贝。其实不光是clone方法，还有Arrays.copyOf()、ArrayList的addAll()方法(底层都是System.arraycopy()方法，这是一个native方法)，这些方法都是类似的，拷贝的时候只有基础类型及基础类型的包装类，然后还有String类型是深拷贝，其它普通对象、数组都只是浅拷贝。使用的时候要特别注意。

深拷贝其实有多种实现方式。深拷贝实际上就是创建一个新的对象，这个对象的每个属性都是新的对象，属性的属性也是新的对象。所以一种实现思路就是调用构造方法重新构建（每个属性对象也要重新创建），第二种是每个属性对象都执行clone方法来创建。另外也有一些现成的工具类可以使用，比如Apache Commons Lang包中的SerializationUtils工具类。