学习难度：※※※
使用频率：※※※
在有些系统中，存在大量相同或相似对象的创建问题，如果用传统的构造函数来创建对象，会比较复杂且耗时耗资源，用原型模式生成对象就很高效，就像孙悟空拔下猴毛轻轻一吹就变出很多孙悟空一样简单。
一、定义
用一个已经创建的实例作为原型，通过复制该原型对象来创建一个和原型相同或相似的新对象。在这里，原型实例指定了要创建的对象的种类。用这种方式创建对象非常高效，根本无须知道对象创建的细节。例如，Windows 操作系统的安装通常较耗时，如果复制就快了很多。在生活中复制的例子非常多，这里不一一列举了。
二、优点和缺点
优点：
- Java 自带的原型模式基于内存二进制流的复制，在性能上比直接 new 一个对象更加优良。
- 可以使用深克隆方式保存对象的状态，使用原型模式将对象复制一份，并将其状态保存起来，简化了创建对象的过程，以便在需要的时候使用（例如恢复到历史某一状态），可辅助实现撤销操作。
缺点：
- 需要为每一个类都配置一个 clone 方法
- clone 方法位于类的内部，当对已有类进行改造的时候，需要修改代码，违背了开闭原则。
- 当实现深克隆时，需要编写较为复杂的代码，而且当对象之间存在多重嵌套引用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现起来会比较麻烦。因此，深克隆、浅克隆需要运用得当。
三、使用场景
- 对象之间相同或相似，即只是个别的几个属性不同的时候。
- 创建对象成本较大，例如初始化时间长，占用CPU太多，或者占用网络资源太多等，需要优化资源。
- 创建一个对象需要繁琐的数据准备或访问权限等，需要提高性能或者提高安全性。
- 系统中大量使用该类对象，且各个调用者都需要给它的属性重新赋值。
在 Spring 中，原型模式应用的非常广泛，例如 scope=‘prototype’、JSON.parseObject() 等都是原型模式的具体应用。
四、原型模式的结构与实现
Java 提供了对象的 clone() 方法，所以用 Java 实现原型模式很简单。
4.1 原型模式的结构
主要角色：
- 抽象原型类：规定了具体原型类必须实现的接口
- 具体原型类：实现抽象原型的clone()方法，它是可复制的
- 访问类：使用具体原型类的clone()方法来复制新的对象
4.2 代码伺候(原型模式的实现)
/** * 设计模式···原型模式 * 优点：在性能上比new一个对象更加优良 * 缺点：需要为每一个类创建clone方法，因为Cloneable接口里面什么也没有 * clone方法位于类的内部，需要改动代码的话就违背了开闭原则 */ public class RealizeType implements Cloneable { public RealizeType() { System.out.println("具体原型类创建成功"); } public Object clone() throws CloneNotSupportedException { System.out.println("具体原型类复制成功"); return (RealizeType)super.clone(); } } class RealizeTypeTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { RealizeType r1 = new RealizeType(); RealizeType r2 = (RealizeType) r1.clone(); System.out.println("r1==r2:" + (r1 == r2)); } }
五、原型模式的应用实例
- 用原型模式生成“三好学生”奖状。
分析：同一学校的“三好学生”奖状除了获奖人姓名不同，其他都相同，属于相似对象的复制，同样可以用原型模式创建，然后再做简单修改就可以了。
/** * @Author Gordon * @Date 2020/9/29 10:05 * @Motto: Only practice 72 changes, can laugh at 81 difficult */ public class PrototypeCitation { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { Citation c1 = new Citation("张三", "，同学你好：恭喜获得本院校的’三好学生‘奖！", "清华大学"); c1.displa(); Citation c2 = (Citation) c1.clone(); c2.setName("李四"); c2.displa(); } } //具体原型类 class Citation implements Cloneable{ private String name; //姓名 private String info; //奖状信息 private String college; //学院 public Object clone() throws CloneNotSupportedException { System.out.println("具体原型类复制成功"); return (Citation)super.clone(); } public Citation(String name, String info, String college) { System.out.println("具体原型类创建成功"); this.name = name; this.info = info; this.college = college; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getInfo() { return info; } public void setInfo(String info) { this.info = info; } public String getCollege() { return college; } public void setCollege(String college) { this.college = college; } void displa(){ System.out.println(name + info + college); } }
