一.原型模式介绍与使用场景
原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，旨在通过复制（克隆）现有对象来创建新对象，而无需通过构造函数来创建。原型模式的核心思想是基于已有对象创建新对象，从而避免了重复构造过程，提高了对象创建的效率。
在Java中，对象的复制可以通过实现 Cloneable 接口和重写 clone() 方法来实现。Cloneable 接口是一个标记接口，用于告诉JVM该类可以被克隆。clone() 方法是Object类中的一个方法，用于复制一个对象。在使用原型模式时，我们需要确保对象是浅拷贝还是深拷贝，以防止对原始对象和克隆对象的属性修改相互影响。
应用场景：
1.当一个系统需要创建大量相似对象，并且创建对象的过程比较耗时或复杂时，可以使用原型模式来提高对象创建的效率。通过复制现有对象来创建新对象，避免了重复的构造过程，节省了时间和资源。
2.当需要动态地添加或修改对象的属性，并且这些属性的组合比较多且复杂时，可以使用原型模式来快速创建对象。可以通过克隆现有对象，然后对克隆对象进行修改，从而得到所需的对象。
3.当一个对象的创建过程依赖于一些参数或配置信息，并且需要根据不同的参数或配置创建不同的对象时，可以使用原型模式。可以创建多个原型对象，然后根据不同的参数或配置选择合适的原型对象进行克隆，从而得到不同的对象实例。
4.当需要保护对象的状态，并且希望对象在不同的上下文中保持独立性时，可以使用原型模式。通过克隆对象，每个对象都可以独立地修改自己的状态，而不会影响其他对象。
一些常见的应用场景包括：
多线程环境下的对象创建：通过原型模式可以避免多个线程同时创建对象导致的资源竞争问题。
数据库操作中的对象创建：通过原型模式可以避免频繁地从数据库读取对象数据，提高系统性能。
游戏开发中的角色创建：通过原型模式可以创建大量相似的角色对象，减少对象的创建成本。
模板方法模式中的抽象模板：通过原型模式可以复制模板对象，然后根据需要修改模板的属性，得到不同的具体模板对象。
总之，原型模式适用于需要创建大量相似对象、对象创建过程复杂或耗时、需要动态修改对象属性或保护对象状态的场景。通过复制现有对象来创建新对象，可以提高对象创建的效率和灵活性，减少了对象构造的开销和复杂性。
二.原型模式实现
下面是一个使用原型模式的简单示例：
首先，定义原型接口 CloneablePrototype：
interface CloneablePrototype extends Cloneable { CloneablePrototype clone(); }
然后，创建具体的原型类 ConcretePrototype，它实现了原型接口并包含一些属性：
class ConcretePrototype implements CloneablePrototype { private String name; public ConcretePrototype(String name) { this.name = name; } public String getName() { return name; } public CloneablePrototype clone() { try { return (CloneablePrototype) super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { return null; } } }
在上面的代码中，我们使用 super.clone() 方法来实现浅拷贝。如果需要深拷贝，需要手动处理引用类型的属性复制。
最后，我们可以在客户端中使用原型模式来创建新对象：
public class Client { public static void main(String[] args) { // 创建原型对象 CloneablePrototype prototype = new ConcretePrototype("Prototype 1"); // 克隆原型对象 CloneablePrototype clone1 = prototype.clone(); CloneablePrototype clone2 = prototype.clone(); // 输出克隆对象的属性 System.out.println("Clone 1: " + clone1.getName()); // 输出：Clone 1: Prototype 1 System.out.println("Clone 2: " + clone2.getName()); // 输出：Clone 2: Prototype 1 } }
输出结果为：
Clone 1: Prototype 1 Clone 2: Prototype 1
通过原型模式，我们可以通过克隆现有对象来创建新对象，避免了重复构造过程。在实际项目中，原型模式常用于创建复杂对象的副本，从而减少了对象的创建成本和复杂性。需要注意的是，在使用原型模式时，要注意对引用类型属性的处理，以确保克隆对象的属性状态是正确的。
下面举个具体的例子再来帮助理解
以下是一个使用原型模式的简单示例，在实际项目中模拟一个图形绘制应用中的图形对象的创建。
首先，定义原型接口 Shape，它声明了一个方法 clone()：
interface Shape extends Cloneable { void draw(); Shape clone(); }
然后，创建具体的原型类 Circle，它实现了原型接口，并包含一些属性和方法：
class Circle implements Shape { private String color; private int x; private int y; private int radius; public Circle(String color, int x, int y, int radius) { this.color = color; this.x = x; this.y = y; this.radius = radius; } public void draw() { System.out.println("Circle: Color = " + color + ", X = " + x + ", Y = " + y + ", Radius = " + radius); } public Shape clone() { try { return (Shape) super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { return null; } } }
在上面的代码中，我们使用 super.clone() 方法来实现浅拷贝。如果需要深拷贝，需要手动处理引用类型的属性复制。
最后，我们可以在客户端中使用原型模式来创建新的图形对象：
public class Client { public static void main(String[] args) { // 创建原型对象 Shape circle = new Circle("Red", 5, 10, 15); // 克隆原型对象 Shape clone1 = circle.clone(); Shape clone2 = circle.clone(); // 输出克隆对象的属性 clone1.draw(); // 输出：Circle: Color = Red, X = 5, Y = 10, Radius = 15 clone2.draw(); // 输出：Circle: Color = Red, X = 5, Y = 10, Radius = 15 } }
输出结果为：
Circle: Color = Red, X = 5, Y = 10, Radius = 15 Circle: Color = Red, X = 5, Y = 10, Radius = 15
![[Java]23种设计模式](https://ucc.alicdn.com/3mfxe2r26qbaq/developer-article1631534/20241030/75e0b318e301432d84f68edea4a889c7.png?x-oss-process=image/resize,h_160,m_lfit)
