一、概述
原型模式是一种创建型设计模式，Prototype模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，根本无需知道任何如何创建的细节,工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建——来源于百度百科。
通俗理解：
原型模式(Prototype模式)是指：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型，创建新的对象。
原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节。
工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建，即对象.clone()。
二、原理结构图
Prototype : 原型类，声明一个克隆自己的接口 。
ConcretePrototype: 具体的原型类, 实现一个克隆自己的操作 。
Client: 让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象(属性一样。
案例需求：
现在有一只羊tom，姓名为: tom, 年龄为：1，颜色为：白色，请编写程序创建和tom羊 属性完全相同的5只羊.
案例代码：
public class Sheep implements Cloneable { private String name; private int age; private String color; private String address = "蒙古羊"; //克隆羊对象 public Sheep friend; public Sheep(String name, int age, String color) { super(); this.name = name; this.age = age; this.color = color; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public String getColor() { return color; } public void setColor(String color) { this.color = color; } @Override public String toString() { return "Sheep [name=" + name + ", age=" + age + ", color=" + color + ", address=" + address + "]"; } //克隆该实例，使用默认的clone方法来完成 @Override protected Object clone() { Sheep sheep = null; try { sheep = (Sheep)super.clone(); } catch (Exception e) { // TODO: handle exception System.out.println(e.getMessage()); } // TODO Auto-generated method stub return sheep; } }
public class Client { public static void main(String[] args) { System.out.println("原型模式完成对象的创建"); // TODO Auto-generated method stub Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色"); sheep.friend = new Sheep("jack", 2, "黑色"); Sheep sheep2 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆 Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆 Sheep sheep4 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆 Sheep sheep5 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆 System.out.println("sheep2 =" + sheep2 + "sheep2.friend=" + sheep2.friend.hashCode()); System.out.println("sheep3 =" + sheep3 + "sheep3.friend=" + sheep3.friend.hashCode()); System.out.println("sheep4 =" + sheep4 + "sheep4.friend=" + sheep4.friend.hashCode()); System.out.println("sheep5 =" + sheep5 + "sheep5.friend=" + sheep5.friend.hashCode()); } }
结果展示：
原型模式完成对象的创建 sheep2 =Sheep [name=tom, age=1, color=白色, address=蒙古羊]sheep2.friend=284720968 sheep3 =Sheep [name=tom, age=1, color=白色, address=蒙古羊]sheep3.friend=284720968 sheep4 =Sheep [name=tom, age=1, color=白色, address=蒙古羊]sheep4.friend=284720968 sheep5 =Sheep [name=tom, age=1, color=白色, address=蒙古羊]sheep5.friend=284720968
三、面试重点：请你聊聊深拷贝与浅拷贝？
浅拷贝
对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。
对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值。
前面克隆羊案例就是浅拷贝。
浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现sheep = (Sheep) super.clone();。
深拷贝
复制对象的所有基本数据类型的成员变量值。
为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象进行拷贝。
实现深拷贝的两种方式
方式一：重写clone方法
案例代码：
public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable{ public String name; //String 属性 public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型 public DeepProtoType() { super(); } //深拷贝 - 方式 1 使用clone 方法 @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { Object deep = null; //这里完成对基本数据类型(属性)和String的克隆 deep = super.clone(); //对引用类型的属性，进行单独处理 DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep; deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget)deepCloneableTarget.clone(); // TODO Auto-generated method stub return deepProtoType; } }
方式一：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)
案例代码：
public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable{ public String name; //String 属性 public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型 public DeepProtoType() { super(); } //深拷贝 - 方式2 通过对象的序列化实现 (推荐) public Object deepClone() { //创建流对象 ByteArrayOutputStream bos = null; ObjectOutputStream oos = null; ByteArrayInputStream bis = null; ObjectInputStream ois = null; try { //序列化 bos = new ByteArrayOutputStream(); oos = new ObjectOutputStream(bos); oos.writeObject(this); //当前这个对象以对象流的方式输出 //反序列化 bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()); ois = new ObjectInputStream(bis); DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType)ois.readObject(); return copyObj; } catch (Exception e) { // TODO: handle exception e.printStackTrace(); return null; } finally { //关闭流 try { bos.close(); oos.close(); bis.close(); ois.close(); } catch (Exception e2) { // TODO: handle exception System.out.println(e2.getMessage()); } } } }
四、在JDK框架中源码分析
JDK 中的ArrayList类中，就使用了原型模式
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{ /** * Returns a shallow copy of this <tt>ArrayList</tt> instance. (The * elements themselves are not copied.) * * @return a clone of this <tt>ArrayList</tt> instance */ public Object clone() { try { ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone(); v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size); v.modCount = 0; return v; } catch (CloneNotSupportedException e) { // this shouldn't happen, since we are Cloneable throw new InternalError(e); } } }
五、总结Tips
创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率。
不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态。
如果原始对象发生变化(增加或者减少属性)，其它克隆对象的也会发生相应的变化，无需修改代码.。
在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码。
缺点：需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，需要修改其源代码，违背了ocp原则。
