設(shè)計模式 原型模式

原型模式

定義：用原型實例指定創(chuàng)建對象的種類，并通過拷貝這些原型創(chuàng)建新的對象。

類型：創(chuàng)建類模式

類圖：

原型模式主要用于對象的復(fù)制，它的核心是就是類圖中的原型類Prototype。Prototype類需要具備以下兩個條件：

• 實現(xiàn)Cloneable接口。在java語言有一個Cloneable接口，它的作用只有一個，就是在運(yùn)行時通知虛擬機(jī)可以安全地在實現(xiàn)了此接口的類上使用clone方法。在java虛擬機(jī)中，只有實現(xiàn)了這個接口的類才可以被拷貝，否則在運(yùn)行時會拋出CloneNotSupportedException異常。
• 重寫Object類中的clone方法。Java中，所有類的父類都是Object類，Object類中有一個clone方法，作用是返回對象的一個拷貝，但是其作用域protected類型的，一般的類無法調(diào)用，因此，Prototype類需要將clone方法的作用域修改為public類型。

原型模式是一種比較簡單的模式，也非常容易理解，實現(xiàn)一個接口，重寫一個方法即完成了原型模式。在實際應(yīng)用中，原型模式很少單獨(dú)出現(xiàn)。經(jīng)常與其他模式混用，他的原型類Prototype也常用抽象類來替代。

實現(xiàn)代碼：

    class Prototype implements Cloneable {
        public Prototype clone(){
            Prototype prototype = null;
            try{
                prototype = (Prototype)super.clone();
            }catch(CloneNotSupportedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            return prototype;
        }
    }

    class ConcretePrototype extends Prototype{
        public void show(){
            System.out.println("原型模式實現(xiàn)類");
        }
    }

    public class Client {
        public static void main(String[] args){
            ConcretePrototype cp = new ConcretePrototype();
            for(int i=0; i< 10; i++){
                ConcretePrototype clonecp = (ConcretePrototype)cp.clone();
                clonecp.show();
            }
        }
    }

原型模式的優(yōu)點(diǎn)及適用場景

使用原型模式創(chuàng)建對象比直接new一個對象在性能上要好的多，因為Object類的clone方法是一個本地方法，它直接操作內(nèi)存中的二進(jìn)制流，特別是復(fù)制大對象時，性能的差別非常明顯。

使用原型模式的另一個好處是簡化對象的創(chuàng)建，使得創(chuàng)建對象就像我們在編輯文檔時的復(fù)制粘貼一樣簡單。

因為以上優(yōu)點(diǎn)，所以在需要重復(fù)地創(chuàng)建相似對象時可以考慮使用原型模式。比如需要在一個循環(huán)體內(nèi)創(chuàng)建對象，假如對象創(chuàng)建過程比較復(fù)雜或者循環(huán)次數(shù)很多的話，使用原型模式不但可以簡化創(chuàng)建過程，而且可以使系統(tǒng)的整體性能提高很多。

原型模式的注意事項

• 使用原型模式復(fù)制對象不會調(diào)用類的構(gòu)造方法。因為對象的復(fù)制是通過調(diào)用Object類的clone方法來完成的，它直接在內(nèi)存中復(fù)制數(shù)據(jù)，因此不會調(diào)用到類的構(gòu)造方法。不但構(gòu)造方法中的代碼不會執(zhí)行，甚至連訪問權(quán)限都對原型模式無效。還記得單例模式嗎？單例模式中，只要將構(gòu)造方法的訪問權(quán)限設(shè)置為private型，就可以實現(xiàn)單例。但是clone方法直接無視構(gòu)造方法的權(quán)限，所以，單例模式與原型模式是沖突的，在使用時要特別注意。
• 深拷貝與淺拷貝。Object類的clone方法只會拷貝對象中的基本的數(shù)據(jù)類型，對于數(shù)組、容器對象、引用對象等都不會拷貝，這就是淺拷貝。如果要實現(xiàn)深拷貝，必須將原型模式中的數(shù)組、容器對象、引用對象等另行拷貝。例如：

    public class Prototype implements Cloneable {
        private ArrayList list = new ArrayList();
        public Prototype clone(){
            Prototype prototype = null;
            try{
                prototype = (Prototype)super.clone();
                prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();
            }catch(CloneNotSupportedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            return prototype;
        }
    }

由于ArrayList不是基本類型，所以成員變量list，不會被拷貝，需要我們自己實現(xiàn)深拷貝，幸運(yùn)的是java提供的大部分的容器類都實現(xiàn)了Cloneable接口。所以實現(xiàn)深拷貝并不是特別困難。

PS：深拷貝與淺拷貝問題中，會發(fā)生深拷貝的有java中的8中基本類型以及他們的封裝類型，另外還有String類型。其余的都是淺拷貝。