模式介绍
原型模式是一种创建式模式。
用户可以从一个样板对象中复制出一个内部属性一致的对象，这个过程也就是我们常说的“克隆”。
被复制出的对象就是我们所说的“原型”，这个“原型”是可以进行定制的。
原型模式多用于创建复杂、构造耗时的对象，因为在这种情况下，利用原型模式复制一个已经存在的对象可以使程序运行更高效。
应用场景
- 一个对象初始化时需要消耗非常多的资源；
- 一个对象需要提供给多个对象访问，并且多个对象调用时需要进行定制。
需要注意的是，复制操作并不一定比new快，只有当new对象较为耗时或成本较高时，通过复制才能获得效率上的提升。
因此，在使用原型模式时需要对对象的构建成本进行一些效率测试。
简单实例
如何实现复制操作？
非常简单，Java提供了一个叫做Cloneable的接口，我们只需实现该接口，重写它的clone()方法即可。
现在我们来举个简单实例来演示原型模式：
假设我们现在有一篇文档对象：
public class WordDocument{
//文本
private String text;
//作者
private String author;
//图片集合
private ArrayList<String> imageList;
//....省略get、set
}
里面包含了作者、文本以及图片合集，现在我们要让这个文档实现复制功能：
public class WordDocument implements Cloneable {
//文本
private String text;
//作者
private String author;
//图片集合
private ArrayList<String> imageList;
@Override
protected WordDocument clone() {
WordDocument document = null;
try {
document = (WordDocument) super.clone();
document.text = this.text;
document.author = this.author;
document.imageList = this.imageList;
return document;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
//....省略get、set
}
非常简单，我们让WordDocument实现了Cloneable接口并重写了clone()方法，在clone()中进行对象的克隆操作。
那么接下来我们来实际演示下克隆效果：
//创建对象
WordDocument document = new WordDocument();
document.setAuthor("孟远");
document.setText("这是一篇极好的文章。");
document.addImage("图0");
document.addImage("图1");
//打印创建的对象
tv_clone_0.append("创建的对象:\n" + document.toString());
//克隆对象
WordDocument cloneBean = document.clone();
//打印克隆的对象
tv_clone_0.append("克隆的对象:\n" + cloneBean.toString());
//修改克隆的对象
cloneBean.setAuthor("黑色小老虎");
cloneBean.addImage("新加图片2");
//再次打印2个对象
tv_clone_0.append("修改克隆对象:\n" + cloneBean.toString());
tv_clone_0.append("最开始的对象:\n" + document.toString());
这段代码我们创建了一篇文章，之后拷贝了这篇文章并修改了拷贝文章。
在这期间，一共进行了4次对象的toString：
- 创建对象完成时打印了创建对象；
- 拷贝完成时打印了拷贝对象；
- 修改拷贝对象完成时打印了拷贝对象；
- 最后再次打印最初创建的对象。
这里请注意，我们修改拷贝对象时，修改了作者姓名并且添加了一张图片。
最后打印的结果如下：
细心的同学会发现，我们修改了拷贝对象的作者昵称，原对象没有受到影响。但是我们增加一张图片到拷贝对象的集合中时，原对象也发生了变化。
这就牵扯到了浅拷贝和深拷贝。
深拷贝
上述简单实例，是使用了浅拷贝来实现的。所谓浅拷贝就是直接引用原对象中的嵌套对象，不会去进行创建。
大家应该都知道对象引用的问题：
Bean a = new Bean("孟远","23","男");
Bean b = a;
此时b对象引用了a对象，也就是说其实a和b两个对象在堆内存中指向的是同一个地址，当修改b时，a也必定跟着发生变化。
同理我们再回头重新看下WordDocument的clone()代码：
@Override
protected WordDocument clone() {
WordDocument document = null;
try {
document = (WordDocument) super.clone();
document.text = this.text;
document.author = this.author;
//问题所在，直接引用当前对象的List
document.imageList = this.imageList;
return document;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
可以发现我们直接引用了当前对象的List，导致在内存中拷贝对象和最初对象的List指向了同一个地址。
上面代码就是我们口中的浅拷贝。
那么如何解决这个问题？
很简单，使用深拷贝，即内部对象也使用clone()：
@Override
protected WordDocument clone() {
WordDocument document = null;
try {
document = (WordDocument) super.clone();
document.text = this.text;
document.author = this.author;
//关建行
document.imageList = (ArrayList<String>) imageList.clone();
return document;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
我们点进ArrayList的源码可以发现，ArrayList已经实现了Cloneable接口，所以我们直接调用ArrayList的clone()即可。
修改完这一行代码之后，再次执行上面演示代码：
完美，可以发现在修改完克隆对象之后，最开始的对象已经不会受到影响。
总结
上述演示代码已经上传至GitHub。
原型模式是非常简单的一个模式，它的核心问题就是对原始对象进行拷贝，在这个模式的使用过程中需要注意一点就是：深、浅拷贝的问题。
在实际开发过程中，为了减少错误，建议各位读者在使用原型模式时尽量使用深拷贝，避免操作副本时影响到原始对象。
感谢
《Android源码设计模式解析与实战》 何红辉、关爱民 著
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