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设计模式(创建型)之原型模式(Prototype Pattern)

来源：程序员人生发布时间：2015-05-05 08:28:56 阅读次数：2313次

PS1句：终究还是选择CSDN来整理发表这几年的知识点，该文章平行迁移到CSDN。由于CSDN也支持MarkDown语法了，牛逼啊！

【工匠若水 http://blog.csdn.net/yanbober】浏览前1篇《设计模式(创建型)之建造者模式(Builder Pattern)》 http://blog.csdn.net/yanbober/article/details/45338041

概述

要理解原型原型模式必须先理解Java里的浅复制和深复制。有的地方，复制也叫做克隆。Java提供这两种克隆方式。由于Java中的提供clone()方法来实现对象的克隆,所以Prototype模式实现1下子变得很简单。

浅克隆：被克隆对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而它所有的对其他对象的援用都依然指向原来的对象。换1种说法就是浅克隆仅仅克隆所斟酌的对象，而不克隆它所援用的对象。

深克隆：被克隆对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，但它所有的对其他对象的援用不再是原本的，而这是指向被复制过的新对象。换言之，深复制把要复制的对象的所有援用的对象都复制了1遍，这类叫做间接复制。

克隆必须满足的条件：

对任何的对象obj，都有obj.clone() != obj，即克隆对象与原对象不是同1个对象。
对任何的对象obj，都有obj.clone().getClass() == obj.getClass()，即克隆对象与原对象的类型是1样的。
如果对象obj的equals()方法定义恰当的话，那末obj.clone().equals(obj)应当是成立的。

在java中实现clone()应当满足以上3个条件（前两个是必须的，第3个是推荐但不强迫的）。

核心

概念： 使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1种对象创建型模式。

重点： 原型模式结构重要核心模块：

实现Cloneable接口

在java语言有1个Cloneable接口，它的作用只有1个，就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出CloneNotSupportedException异常。

重写Object类中的clone方法

Java中，所有类的父类都是Object类，Object类中有1个clone方法，作用是返回对象的1个拷贝，但是其作用域protected类型的，1般的类没法调用，因此，Prototype类需要将clone方法的作用域修改成public类型。

使用处景

创建新对象本钱较大（如初始化需要占用较长的时间，占用太多的CPU资源或网络资源），新的对象可以通过原型模式对已有对象进行复制来取得，如果是类似对象，则可以对其成员变量稍作修改。

如果系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小，或对象本身占用内存较少时，可使用原型模式配合备忘录模式来实现。

需要避免使用分层次的工厂类来创建分层次的对象，并且类的实例对象只有1个或很少的几个组合状态，通过复制原型对象得到新实例可能比使用构造函数创建1个新实例更加方便。

程序猿实例

package yanbober.github.io;
//实现Cloneable接口,重写Object类中的clone方法
class MonkeyPrototype implements Cloneable {
    @Override
    protected MonkeyPrototype clone() throws CloneNotSupportedException {
        MonkeyPrototype monkeyPrototype = (MonkeyPrototype) super.clone();
        return monkeyPrototype;
    }
}
//原型模式实现类
class ConcreteMonkeyPrototype extends MonkeyPrototype {
    public void printHasCode() {
        System.out.println("ConcreteMonkeyPrototype hascode="+this.hashCode());
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteMonkeyPrototype type = new ConcreteMonkeyPrototype();
        type.printHasCode();
        for (int index=0; index<5; index++) {
            try {
                ConcreteMonkeyPrototype clone = (ConcreteMonkeyPrototype) type.clone();
                clone.printHasCode();
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

运行结果：
ConcreteMonkeyPrototype hascode=356573597
ConcreteMonkeyPrototype hascode=1735600054
ConcreteMonkeyPrototype hascode=21685669
ConcreteMonkeyPrototype hascode=2133927002
ConcreteMonkeyPrototype hascode=1836019240
ConcreteMonkeyPrototype hascode=325040804

注意事项

使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法

由于对象的复制是通过调用Object类的clone方法来完成的，它直接在内存中复制数据，因此不会调用到类的构造方法。不但构造方法中的代码不会履行，乃至连访问权限都对原型模式无效。还记得单例模式吗？单例模式中，只要将构造方法的访问权限设置为private型，就能够实现单例。但是clone方法直接疏忽构造方法的权限，所以，单例模式与原型模式是冲突的，在使用时要特别注意。

总结1把

原型模式优点以下：

当创建新的对象实例较为复杂时，可以简化对象创建进程，通过复制1个已有实例可以提高实例的创建效力。
扩大性较好，原型模式中提供了抽象原型类，在客户端可以针对抽象原型类进行编程。
原型模式提供了简化的创建结构，工厂方法模式常常需要有1个与产品类等级结构相同的工厂等级结构，而原型模式就不需要这样，原型模式中产品的复制是通过封装在原型类中的克隆方法实现的，不必专门的工厂类来创建产品。
可使用深克隆的方式保存对象的状态，使用原型模式将对象复制1份并将其状态保存起来，以便在需要的时候使用（如恢复到某1历史状态），可辅助实现撤消操作。

原型模式缺点以下：

需要为每个类配备1个克隆方法，而且该克隆方法位于1个类的内部，当对已有的类进行改造时背背“开闭原则”。
在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的嵌套援用时，为了实现深克隆，每层对象对应的类都必须支持深克隆比较麻烦。

【工匠若水 http://blog.csdn.net/yanbober】继续浏览《设计模式(结构型)之适配器模式(Adapter Pattern)》 http://blog.csdn.net/yanbober/article/details/45338829

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