Java实现原型模式

定义：通过创建一个原型对象，然后拷贝该原型对象来创建新的对象，新的对象与原型实例类型一致。

特点：

创建型类型设计模式克隆对象不调用构造函数，不需要知道对象创建细节原型克隆出的对象比直接new的对象性能高，因为克隆对象调用Object的clone方法，该方法直接调用native层的clone方法，拷贝内存中的二进制流，所以要比直接new对象性能高。

缺点：

必须配备克隆方法，需要实现Cloneable接口，重写clone方法；需要注意浅拷贝、深拷贝问题：Object类的clone方法只会拷贝对象中的基本的数据类型，对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝，这就是浅拷贝。如果要实现深拷贝，必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝；会破坏单例模式，原型模式允许克隆对象，所以单例模式和原型模式是相对的；

应用场景

原型模式主要用于对象的复制，所以这种模式的适应场景是：

new一个对象需要繁琐的过程，比如要传多个参数，初始化一些变量等创建的是一个大对象，类初始化需要消耗大量资源

一般遍历循环创建一个对象时，就可以使用原型模式，下面使用一个示例实现一下原型模式：

1、一般使用先创建一个抽象类，实现Cloneable接口，重写clone方法，代码如下：

public abstract class ACar implements Cloneable{
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

2、创建Car类继承父类，并且实现clone方法，代码如下：

public class Car extends ACar{
    private int name;
    private String engine;
    private String wheel;
    private String cpu;

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
	// 省略get、set方法
}

public class Test {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        ACar car = new Car();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Car clone = (Car) car.clone();
            clone.setName(i);
            clone.setEngine("volvo");
            clone.setCpu("麒麟");
            clone.setWheel("四轮");
            System.out.println(clone.getName() + ":" + clone);
        }
    }
}

打印结果显示会创建不同的对象：

0:com.design.pattern.prototype.Car@6e0be858
1:com.design.pattern.prototype.Car@61bbe9ba
2:com.design.pattern.prototype.Car@610455d6
3:com.design.pattern.prototype.Car@511d50c0
4:com.design.pattern.prototype.Car@60e53b93
5:com.design.pattern.prototype.Car@5e2de80c
6:com.design.pattern.prototype.Car@1d44bcfa
7:com.design.pattern.prototype.Car@266474c2
8:com.design.pattern.prototype.Car@6f94fa3e
9:com.design.pattern.prototype.Car@5e481248

原型设计模式在JDK和许多开源库中经常使用，下面简单举个例子：

ArrayList类

// 实现Cloneable接口
public class ArrayList extends AbstractList
        implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

// 重写clone方法
 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);
        }
    }

Date类

// 实现Cloneable接口
public class Date
    implements java.io.Serializable, Cloneable, Comparable
// 重写clone方法
  public Object clone() {
        Date d = null;
        try {
            d = (Date)super.clone();
            if (cdate != null) {
                d.cdate = (baseCalendar.Date) cdate.clone();
            }
        } catch (CloneNotSupportedException e) {} // Won't happen
        return d;
    }

Object的clone方法默认是浅克隆方式，浅克隆只会克隆基本数据类型，集合类中都实现了Cloneable接口，所以集合类也会被克隆，而引用类型Date或者其他对象则需要使用深拷贝。

private Date date;

@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
    Car clone = (Car) super.clone();
    // 深克隆，调用Date类的clone方法，如果是自己创建的类，需要自己实现类的深clone方法
    clone.date = (Date) clone.date.clone();
    return clone;
}

示例代码：prototype

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