1.定义:
原型模式（Prototype Pattern）是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。（即数据持久化）
2.使用场景
- 应用实例：
1、资源优化场景。
2、类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。
3、性能和安全要求的场景。
4、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。
5、一个对象多个修改者的场景。
6、一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。
7、在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone 的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。
3.UML图示
image.png
4.简单示例
以原型模式的核心是clone方法，通过该方法进行拷贝，这里举一个名片拷贝的例子。
现在已经流行电子名片了，只要扫一下就可以将名片拷贝到自己的名片库中， 我们先实现名片类。
public class BusinessCard implements Cloneable {
private String name;
private String company;
public BusinessCard() {
System.out.println("执行了构造方法BusinessCard构造方法");
}
@Override
protected BusinessCard clone() {
BusinessCard card=null;
try {
card= (BusinessCard) super.clone();
return card;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
public String getName() {
return name;
}
public String getCompany() {
return company;
}
public void show(){
System.out.println("BusinessCard{" +
"name='" + name + '\'' +
", company='" + company + '\'' +
'}');
}
}
public static void main(String[] args) {
BusinessCard card=new BusinessCard();
card.setName("张三");
card.setCompany("阿里");
BusinessCard clone = card.clone();
clone.setName("李四");
clone.setCompany("百度");
BusinessCard clone2 = card.clone();
clone2.setName("王五");
clone2.setCompany("腾讯");
card.show();
clone.show();
clone2.show();
}
运行结果
image.png
5.浅拷贝和深拷贝
原型模式涉及到浅拷贝和深拷贝的知识点，为了更好的理解它们，还需要举一些例子。
5.1实现浅拷贝
上述的例子中，BusinessCard的字段都是String类型的，如果字段是引用的类型的，会出现什么情况呢
package com.onexzgj.yuanxing;
public class DeepBusinessCard implements Cloneable {
private String name;
private Company company =new Company();
public DeepBusinessCard() {
System.out.println("执行了构造方法BusinessCard构造方法");
}
@Override
protected DeepBusinessCard clone() {
DeepBusinessCard card=null;
try {
card= (DeepBusinessCard) super.clone();
return card;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
....
public void setCompany(String name,String address) {
this.company.setName(name);
this.company.setAddress(address);
}
public void show(){
System.out.println("BusinessCard{" +
"name='" + name + '\'' +
", address='" + company.getAddress() + '\'' +"name"+company.getName()+
'}');
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
DeepBusinessCard card=new DeepBusinessCard();
card.setName("张三");
card.setCompany("阿里","望京");
DeepBusinessCard clone = card.clone();
clone.setName("李四");
clone.setCompany("百度","中关村");
DeepBusinessCard clone2 = card.clone();
clone2.setName("王五");
clone2.setCompany("腾讯","西二旗");
clone.show();
card.show();
clone2.show();
}
}
运行结果
image.png
从结果可以看出company字段为最后设置的”腾讯”、”西二旗”。这是因为Object类提供的clone方法，不会拷贝对象中的内部数组和引用对象，导致它们仍旧指向原来对象的内部元素地址，这种拷贝叫做浅拷贝。
5.2 实现深拷贝
首先修改Company类实现Cloneable接口
public class Company implements Cloneable{
private String name;
private String address;
...
public Company clone(){
Company company=null;
try {
company= (Company) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return company;
}
}
为了实现Company类能被拷贝，Company类也需要实现Cloneable接口并且覆写clone方法。接着修改DeepBusinessCard的clone方法：
public class DeepBusinessCard implements Cloneable {
private String name;
private Company company = new Company();
...
@Override
public DeepBusinessCard clone() {
DeepBusinessCard businessCard = null;
try {
businessCard = (DeepBusinessCard) super.clone();
businessCard.company = this.company.clone();//1
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return businessCard;
}
...
}
运行结果
image.png
6.优缺点比价
-
优点：
1、性能提高。
2、逃避构造函数的约束。 -
缺点：
1、配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。
2、必须实现 Cloneable 接口。
3、直接在内存中拷贝，构造函数是不会执行的，这样就减少了约束，这既是优点也是缺点，需要在实际应用中去考量。
参考文章：
刘望舒博客
《Android源码设计模式解析与实战》
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