目录

简介

1. 模式动机

2. 深克隆和浅克隆

3. 适用场景

实现

优缺点

原型模式(Prototype Pattern) 是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式之一。

这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。

简介

1. 模式动机

   在面向对象系统中，使用原型模式来复制一个对象自身，从而克隆出多个与原型对象一模一样的对象。

   在软件系统中，有些对象的创建过程比较复杂，而且有时候需要频繁创建，原型模式通过给出一个原型对象来指明要创建的对象类型，然后用复制这个原型对象的办法创建更多同类型的对象，这就是原型模式的意图所在。

   原型模式将克隆过程委派给被克隆的实际对象。模式为所有支持克隆的对象声明一个通用的接口，该接口让你能够克隆对象，同时又无需将代码和对象所属类耦合。通常情况下，这样的接口中仅包含一个克隆方法。

   所有的类对克隆方法的实现都非常相似。该方法会创建一个当前类的对象，然后将原始对象所有的成员变量值复制到新建的类中。甚至可以复制私有成员变量，因为绝大部分编程语言都允许对象访问其同类对象的私有成员变量。

2. 深克隆和浅克隆

 通常情况下，一个类包含一些成员对象，在使用原型模式克隆对象时，根据其成员对象是否也克隆，原型模式可以分为两种形式：深克隆和浅克隆。

   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，对于那些引用其它对象的属性，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。

3. 适用场景

   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。

实现

我们将创建一抽象类 Shape 和扩展 Shape 类的实体类。下一步是定义类 ShapeCache，该类把 shape 对象存储在一个 Hashtable 中，并在请求的时候返回它们的克隆。

PrototypePatternDemo 类使用 ShapeCache 类来获取 Shape 对象。

 步骤1：创建一个实现 Cloneable 接口的抽象类。

public abstract class Shape implements Cloneable{private String id;protected String type;abstract void draw();public String getType(){return type;}public String getId(){return id;}public void setId(String id){this.id = id;}public Object clone(){Object clone = null;try{clone = super.clone();}catch(CloneNotSupportException e) {e.printStackTrace();}return clone;}
}

步骤2：创建扩展了上面抽象类的实体类

public class Rectangle extends Shape{public Rectangle(){type = "Rectangle";}// Shape 里的 draw() 是被 abstract 关键字修饰的，所以子类必须实现它@Overridepublic void draw(){System.out.println("Rectangle");}
}

public class Square extends Shape{public Rectangle(){type = "Square ";}// Shape 里的 draw() 是被 abstract 关键字修饰的，所以子类必须实现它@Overridepublic void draw(){System.out.println("Square ");}
}

public class Circle extends Shape{public Rectangle(){type = "Circle ";}// Shape 里的 draw() 是被 abstract 关键字修饰的，所以子类必须实现它@Overridepublic void draw(){System.out.println("Circle ");}
}

步骤3：创建 ShapeCache 类，并把它们存储在一个 Hashtable 中。

import java.util.Hashtable;public class ShapeCache{private static Hashtable shapeMap = new Hashtable();public static Shape getShape(String shapeId){Shape cachedShape = shapeMap.get(shapeId);return (Shape)cacheShape.clone();}// 对每种形状都运行数据库查询，并创建该形状// shapeMap.put(shapeKey, shapeValue);// 例如，我们要添加三种形状public static void loadCache(){Circle circle = new Circle();circle.setId("1");shapeMap.put(circle.getId(), circle);Square square = new Square();square.setId("2");shapeMap.put(square.getId(), square);Rectangle rectangle = new Rectangle ();rectangle .setId("3");shapeMap.put(rectangle .getId(), rectangle );}
}

步骤4：PrototypePatternDemo 使用 ShapeCache 类来获取存储在 Hashtable 中形状的克隆。

public class PrototypePatternDemo{public static void main(Strign[] args){ShapeCache.loadCache();//cloneShape == ShapeCache.getShape(id) 根据 id 去克隆对应的 Shape Shape cloneShape = (Shape) ShapeCache.getShape("1");System.out.println("Shape" + cloneShape.getType());Shape cloneShape2 = (Shape) ShapeCache.getShape("2");System.out.println("Shape" + cloneShape2.getType());Shape cloneShape3 = (Shape) ShapeCache.getShape("3");System.out.println("Shape" + cloneShape3.getType());}
}

步骤5：输出结果

Shape : Circle
Shape : Square
Shape : Rectangle

注意：与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是，原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的。浅拷贝实现 Cloneable 接口，深拷贝则是通过实现 Serializable 读取二进制流。

优缺点

优点：

   当创建新的对象实例较为复杂时，使用原型模式可以简化对象的创建过程，通过一个已有实例可以提高新实例的创建效率。

   可以动态增加或减少产品类。

   原型模式提高了简化的创建结构。

   可以使用深克隆的方式保存对象的状态。

缺点：

   每一个类都必须配备一个克隆方法，配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，不一定是件容易的事，必须修改其源代码，违背了“开闭原则”。

   必须实现 Cloneable 接口。

参考文献：菜鸟教程