Java设计模式—原型模式

原型设计模式是一种比较简单的设计模式，在项目中使用的场景非常多。

个人理解：

原型模式实现了对Java中某个对象的克隆功能，即该对象的类必须implements实现Cloneable接口来标识为可被克隆，然后需要覆写Object类的clone( )方法。

简单点说就是：实现一个接口重写一个方法就可以实现原型模式。

定义：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。

通用类图如下所示：

原型模式的核心是一个clone方法，通过该方法进行对象的拷贝，Java提供了一个Cloneable接口来标示这个对象是可拷贝的，为什么说是“标示”呢？翻开JDK的帮助看看Cloneable是一个方法都没有的，这个接口只是一个标记作用，在JVM中具有这个标记的对象才有可能被拷贝。那怎么才能从“有可能被拷贝”转换为“可以被拷贝”呢？方法是覆盖clone()方法，是的，你没有看错是重写clone()方法。

通用源代码也相当简单如下：

public class PrototypeClass  implements Cloneable{
     //覆写父类Object方法
     @Override
     public PrototypeClass clone(){
             PrototypeClass prototypeClass = null;
             try {
                    prototypeClass = (PrototypeClass)super.clone();
             } catch (CloneNotSupportedException e) {
                    //异常处理
             }
             return prototypeClass;
     }
}

优点：

● 性能优良

原型模式是在内存二进制流的拷贝，要比直接new一个对象性能好很多，特别是要在一个循环体内产生大量的对象时，原型模式可以更好地体现其优点。

● 逃避构造函数的约束

这既是它的优点也是缺点，直接在内存中拷贝，构造函数是不会执行的。优点就是减少了约束，缺点也是减少了约束，需要大家在实际应用时考虑。

原型模式的使用场景

● 资源优化场景

类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。

● 性能和安全要求的场景

通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。

● 一个对象多个修改者的场景

一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过clone的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。原型模式已经与Java融为一体，大家可以随手拿来使用。

原型模式的注意事项：

1、当使用克隆来创建对象的时候，构造函数不会被执行。

2、原型模式其实就是一种拷贝机制，分为浅拷贝和深拷贝两种机制。

（1）浅拷贝机制：

public class Thing implements Cloneable{
    //定义一个私有变量
    private ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
    @Override
    public Thing clone(){
            Thing thing=null;
            try {
                   thing = (Thing)super.clone();
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                   e.printStackTrace();
            }
            return thing;
    }
    //设置HashMap的值
    public void setValue(String value){
            this.arrayList.add(value);
    }
    //取得arrayList的值
    public ArrayList<String> getValue(){
            return this.arrayList;
    }
}

//测试类
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
            //产生一个对象
            Thing thing = new Thing();
            //设置一个值
            thing.setValue("张三");
            //拷贝一个对象
            Thing cloneThing = thing.clone();
            cloneThing.setValue("李四");
            System.out.println(thing.getValue());
    }
}

在Thing类中增加一个私有变量array Lis，类型为Array List，然后通过setValue和getValue分别进行设置和取值，输出结果为：[ 张三，李四 ]

原因：是因为Java做了一个偷懒的拷贝动作，Object类提供的方法clone只是拷贝本对象，其对象内部的数组、引用对象等都不拷贝，还是指向原生对象的内部元素地址，这种拷贝就叫做浅拷贝。确实是非常浅，两个对象共享了一个私有变量，你改我改大家都能改，是一种非常不安全的方式。

（2）深拷贝机制：

public class Thing implements Cloneable{
    //定义一个私有变量
    private ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
    @Override
    public Thing clone(){
            Thing thing=null;
            try {
                   thing = (Thing)super.clone();
                   thing.arrayList = (ArrayList<String>)this.arrayList.clone();
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                   e.printStackTrace();
            }
            return thing;
    }
}

输出结果为：[ 张三 ]

要实现深拷贝，则需要对对私有的类变量进行独立的拷贝。这样拷贝的对象和原对象没有任何关系，你修改你的，我修改我的。实际项目中用这种深拷贝机制。

3、要使用clone方法，类的成员变量上不要增加final关键字。

你都final了，还怎么重新赋值？