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原型模式

模式介绍

原型模式是一个创建型的模式。多用于创建复杂的或者构造耗时的实例，因为这种情况下，复制一个已经存在的实例，可使程序运行更高效。

模式定义

用原型实例指定创建对象的种类，并通过复制这些原型创建新的对象。

使用场景

1. 类初始化需要消耗非常多的资源

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

3. 一个对象需要提供给其它对象访问，而且各个调用者可能都需要修改值

通过实现Cloneable接口的原型模式在调用clone函数构造实例时，并不一定比通过new操作速度快，只有当通过new构造函数对象较为耗时或成本较高时，通过clone方法才能够获得效率上的提升。

简单实现

以简单的文档拷贝为例演示简单的原型模式。

先来演示浅拷贝

文档定义

public class Document implements Cloneable {

    private String mText;
    private ArrayList<String> mImages = new ArrayList<>();

    public String getmText() {
        return mText;
    }

    public void setmText(String mText) {
        this.mText = mText;
    }

    public List<String> getmImages() {
        return mImages;
    }

    public void addImage(String image) {
        mImages.add(image);
    }

    public void showDocument() {
        System.out.println(this);
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Document doc = (Document) super.clone();
        doc.mText = this.mText;
        doc.mImages = this.mImages;
        return doc;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Document [mText=" + mText + ", mImages=" + mImages + "]";
    }

}

调用

public static void main(String[] args) {
        Document doc1 = new Document();
        doc1.setmText("文档1");
        doc1.addImage("图片1");
        doc1.showDocument();
        Document doc2;
        try {
            doc2 = (Document) doc1.clone();
            doc2.setmText("文档2");
            doc2.addImage("图片2");
            doc2.showDocument();
            doc.showDocument();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

创建文档1，然后显示文档1的内容。然后拷贝了文档1，修改了文档1的内容，然后依次显示文档2，文档1

输出结果

Document [mText=文档1, mImages=[图片1]]
Document [mText=文档2, mImages=[图片1, 图片2]]
Document [mText=文档1, mImages=[图片1, 图片2]]

可以看到,修改拷贝后的文档2的Text，文档1没有受影响，但是修改文档2的Images，文档1也被修改了。

下面演示深拷贝

只需要修改clone方法

@SuppressWarnings("unchecked")
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Document doc = (Document) super.clone();
        doc.mText = this.mText;
        //doc.mImages = this.mImages;
        doc.mImages = (ArrayList<String>) this.mImages.clone();
        return doc;
    }

再次运行后的输出结果：

Document [mText=文档1, mImages=[图片1]]
Document [mText=文档2, mImages=[图片1, 图片2]]
Document [mText=文档1, mImages=[图片1]]

修改文档2的Images并没有影响到文档1。

小结

原型模式本质上就是对象拷贝，容易出现的问题是深拷贝、浅拷贝。使用原型模式可以解决构建复杂对象的资源消耗问题，能够在某些场景下提升创建对象的效率。还有一个重要用途是保护性拷贝，也就是某个对象对外可能是只读的，为了防止外部对这个只读对象修改，可以通过返回一个对象拷贝的形式来实现只读的限制。