23種設計模式（5）：原型模式

定義：用原型實例指定建立對象的種類，並經過拷貝這些原型建立新的對象。

類型：建立類模式

類圖：

原型模式主要用於對象的複製，它的核心是就是類圖中的原型類Prototype。Prototype類須要具有如下兩個條件：

• 實現Cloneable接口。在java語言有一個Cloneable接口，它的做用只有一個，就是在運行時通知虛擬機能夠安全地在實現了此接口的類上使用clone方法。在java虛擬機中，只有實現了這個接口的類才能夠被拷貝，不然在運行時會拋出CloneNotSupportedException異常。
• 重寫Object類中的clone方法。Java中，全部類的父類都是Object類，Object類中有一個clone方法，做用是返回對象的一個拷貝，可是其做用域protected類型的，通常的類沒法調用，所以，Prototype類須要將clone方法的做用域修改成public類型。

        原型模式是一種比較簡單的模式，也很是容易理解，實現一個接口，重寫一個方法即完成了原型模式。在實際應用中，原型模式不多單獨出現。常常與其餘模式混用，他的原型類Prototype也經常使用抽象類來替代。

實現代碼：

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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 ( "原型模式實現類" ) ;      } }   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 ( ) ;          }      } }

 

原型模式的優勢及適用場景

       使用原型模式建立對象比直接new一個對象在性能上要好的多，由於Object類的clone方法是一個本地方法，它直接操做內存中的二進制流，特別是複製大對象時，性能的差異很是明顯。

       使用原型模式的另外一個好處是簡化對象的建立，使得建立對象就像咱們在編輯文檔時的複製粘貼同樣簡單。

       由於以上優勢，因此在須要重複地建立類似對象時能夠考慮使用原型模式。好比須要在一個循環體內建立對象，假如對象建立過程比較複雜或者循環次數不少的話，使用原型模式不但能夠簡化建立過程，並且可使系統的總體性能提升不少。

原型模式的注意事項

• 使用原型模式複製對象不會調用類的構造方法。由於對象的複製是經過調用Object類的clone方法來完成的，它直接在內存中複製數據，所以不會調用到類的構造方法。不但構造方法中的代碼不會執行，甚至連訪問權限都對原型模式無效。還記得單例模式嗎？單例模式中，只要將構造方法的訪問權限設置爲private型，就能夠實現單例。可是clone方法直接無視構造方法的權限，因此，單例模式與原型模式是衝突的，在使用時要特別注意。
• 深拷貝與淺拷貝。Object類的clone方法只會拷貝對象中的基本的數據類型，對於數組、容器對象、引用對象等都不會拷貝，這就是淺拷貝。若是要實現深拷貝，必須將原型模式中的數組、容器對象、引用對象等另行拷貝。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 ;      } }

  因爲ArrayList不是基本類型，因此成員變量list，不會被拷貝，須要咱們本身實現深拷貝，幸運的是java提供的大部分的容器類都實現了Cloneable接口。因此實現深拷貝並非特別困難。

PS：深拷貝與淺拷貝問題中，會發生深拷貝的有java中的8中基本類型以及他們的封裝類型，另外還有String類型。其他的都是淺拷貝。

相關參考：

原型模式(上)

原型模式(下)