1、前言
本篇介紹 Java 設計模式中建立型模式的最後一種–原型模式。上篇設計模式主題爲 《Java 設計模式之建造者模式（四）》java
2、簡單介紹
原型模式是一種對象建立型模式，它採起復制原型對象的方法來建立對象的實例。使用原型模式建立的實例，具備與原型同樣的數據。設計模式
2.1 特色
1) 由原型對象自身建立目標對象。即對象建立這一動做發自原型對象自己。ide
2) 目標對象是原型對象的一個克隆。即經過原型模式建立的對象，不單單與原型對象具備相同的結構，還與原型對象具備相同的值。函數
3) 根據對象克隆深度層次的不一樣，有淺度克隆與深度克隆。性能
2.2 應用場景
1) 在建立對象的時候，咱們不僅是但願被建立的對象繼承其父類的基本結構，還但願繼承原型對象的數據。this
2) 但願對目標對象的修改不影響既有的原型對象（深度克隆的時候能夠徹底互不影響）。spa
3) 隱藏克隆操做的細節。不少時候，對對象自己的克隆須要涉及到類自己的數據細節。.net
3、實現方式
咱們以克隆羊爲例，實現類須要實現 Cloneable 接口，同時要重寫從 Object 類中繼承的 clone 方法：設計
public class Sheep implements Cloneable{
private String name;
private Date birthday;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Date getBirthday() {
return birthday;
}
public void setBirthday(Date birthday) {
this.birthday = birthday;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Date date = new Date(1365215478956L);
Sheep sheep = new Sheep();
sheep.setName("多利");
sheep.setBirthday(date);
Sheep clone = (Sheep) sheep.clone();
System.out.println("克隆羊名字：" + clone.getName());
System.out.println("克隆羊生日：" + clone.getBirthday());
}
}
客戶端：code
結果：
克隆羊名字：多利 克隆羊生日：Sat Apr 06 10:31:18 CST 2013
不過，上邊的克隆方式屬於淺度克隆，當對象中包含引用類型的屬性時，這樣淺克隆方式會存在一個問題。咱們試着修改 date 的值：當咱們須要更多的羊時，只需調用第一隻羊的 clone 方法便可，省去了給新建的對象設置屬性的操做。
public class Client {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Date date = new Date(1365215478956L);
Sheep sheep = new Sheep();
sheep.setName("多利");
sheep.setBirthday(date);
Sheep clone = (Sheep) sheep.clone();
System.out.println("克隆羊名字：" + clone.getName());
System.out.println("克隆羊生日：" + clone.getBirthday());
System.out.println("--------------------------------");
// 修改本體羊生日
date.setTime(3246584261356L);
System.out.println("本體羊生日：" + sheep.getBirthday());
System.out.println("克隆羊生日：" + clone.getBirthday());
}
}
克隆羊名字：多利 克隆羊生日：Sat Apr 06 10:31:18 CST 2013 -------------------------------- 本體羊生日：Thu Nov 17 12:57:41 CST 2072 克隆羊生日：Thu Nov 17 12:57:41 CST 2072
結果打印：
咱們修改本體羊的日期，結果克隆羊的日期也發生變化。
由於淺度克隆只對基本數據類型的值進行備份，而引用類型的數據只是拷貝了指向對象的引用而已。其內存表現形式以下圖：
從圖中可知，兩隻羊共用一個日期對象。所以，當咱們修改日期時，兩隻羊的日期也發生變化。
爲了解決這一個問題，咱們可使用深度克隆方式，有 2 種方式能夠實現深度克隆。
方式一：在 clone 方法中將全部引用類型數據進行克隆。
實體類：
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Object obj = super.clone();
Sheep sheep = (Sheep) obj;
// 克隆時間
sheep.birthday = (Date) this.birthday.clone();
return sheep;
}
在運行客戶端代碼時，結果以下：在實體類的 clone 方法中，將引用類型的數據一塊兒克隆。
克隆羊名字：多利 克隆羊生日：Sat Apr 06 10:31:18 CST 2013 -------------------------------- 本體羊生日：Thu Nov 17 12:57:41 CST 2072 克隆羊生日：Sat Apr 06 10:31:18 CST 2013
由於全部序列化方式，所以實體必須實現 Serializable 接口。方式二：使用序列化和反序列化進行克隆
實體類：
public class Sheep implements Cloneable,Serializable{
...
}
public class Client {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException,ClassNotFoundException, IOException {
Date date = new Date(1365215478956L);
Sheep sheep = new Sheep();
sheep.setName("多利");
sheep.setBirthday(date);
//經過序列化和反序列化進行克隆
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
oos.writeObject(sheep);
ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
Sheep clone = (Sheep) ois.readObject();
System.out.println("克隆羊名字：" + clone.getName());
System.out.println("克隆羊生日：" + clone.getBirthday());
System.out.println("--------------------------------");
// 修改本體羊生日
date.setTime(3246584261356L);
System.out.println("本體羊生日：" + sheep.getBirthday());
System.out.println("克隆羊生日：" + clone.getBirthday());
}
}
客戶端：
打印結果與方式一的結果一致。
深度克隆的內存表現形式以下圖：
4、性能比較
使用原型模式建立對象並不會調用類的構造方法。所以，在構造函數調用長且須要重複建立該類的實例的狀況下，使用原型模式建立對象的優點就體現出來了。
實體類：
public class Sheep implements Cloneable{
private String name;
private Date birthday;
public Sheep() {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Date getBirthday() {
return birthday;
}
public void setBirthday(Date birthday) {
this.birthday = birthday;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
客戶端：延遲構造器調用的時間。
public class Client {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Sheep sheep = new Sheep();
int num = 1000;
long t1 = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < num; i++) {
Sheep tmp = new Sheep();
}
System.out.println("new 方式耗時：" + (System.currentTimeMillis() - t1) + "ms");
long t2 = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < num; i++) {
Sheep tmp = (Sheep) sheep.clone();
}
System.out.println("克隆方式耗時：" + (System.currentTimeMillis() - t2) + "ms");
}
}
new 方式耗時：10298ms 克隆方式耗時：1ms
結果：