原型模式

概述

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对象相同的新对象。

结构

原型模式包含如下角色：

• 抽象原型类：规定了具体原型对象必须实现的的 clone() 方法。

• 具体原型类：实现抽象原型类的 clone() 方法，它是可被复制的对象。

• 访问类：使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。

接口类图如下：

实现

原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆。

浅克隆：创建一个新对象，新对象的属性和原来对象完全相同，对于非基本类型属性，仍指向原有属性所指向的对象的内存地址。深克隆：创建一个新对象，属性中引用的其他对象也会被克隆，不再指向原有对象地址。

Java中的Object类中提供了 clone() 方法来实现浅克隆。 Cloneable 接口是上面的类图中的抽象原型类，而实现了Cloneable接口的子实现类就是具体的原型类。代码如下：

Realizetype（具体的原型类）：

PrototypeTest（测试访问类）：

案例

浅克隆

用原型模式生成“三好学生”奖状

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，可以使用原型模式复制多个“三好学生”奖状出来，然后在修改奖状上的名字即可。

类图如下： 代码如下：

深克隆

将上面的“三好学生”奖状的案例中Citation类的name属性修改为Student类型的属性。代码如下：

运行结果为： 说明：stu对象和stu1对象是同一个对象，就会产生将stu1对象中name属性值改为“李四”，两个Citation（奖状）对象中显示的都是李四。这就是浅克隆的效果，对具体原型类（Citation）中的引用类型的属性进行引用的复制。这种情况需要使用深克隆，而进行深克隆需要使用对象流。代码如下：

运行结果为： 注意：Citation类和Student类必须实现Serializable接口，否则会抛NotSerializableException异常。

使用场景及优缺点

使用场景：

• 类初始化消耗资源较多

• 对象的创建非常复杂，可以使用原型模式快捷的创建对象。

• 构造函数比较复杂

• 循环体中生产大量对象时

• 性能和安全要求比较高。

优点：

• 性能优良，Java自带的原型模式是基于内存二进制流的拷贝，比直接new一个对象性能上提升了许多。

• 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，简化了创建过程

缺点：

• 必须配备克隆（或者可拷贝）方法

• 当对已有类进行改造的时候，需要修改代码，违反了开闭原则

• 深拷贝、浅拷贝需要运用得当