原型设计模式

我们知道在有些程序设计中，程序内有大量相同或相似对象的创建问题，如果用传统的构造函数或者重新去new来创建对象，会比较复杂且耗时耗资源，用原型模式生成对象就很高效。也就是我们当有一个原型的对象后，如果还需要一个或多个相同或者相似的对象，我们就也可以采用原型模式来设计。

举例说明：

在之前文章中讲的的可乐，我们知道可乐有很多配料，当刚研究出配方的时候我们去生产可乐，就需要往水里加各种各样的配料（相当于构造函数，然后传入参数），当之后才去生产可乐如果还是采用这种构造方法来生成的话，很麻烦且需要资源。我们把已经配好的作为一个可乐浓缩液，下次直接使用这个浓缩液就可以了（这就是原型设计模式里面的复制，直接复制浓缩液这个对象就可以）

1、原型设计模式的定义

用一个已经创建的实例作为原型，通过复制该原型对象来创建一个和原型相同或相似的新对象。在这里，原型实例指定了要创建的对象的种类。用这种方式创建对象非常高效，根本无须知道对象创建的细节。

类型： 创建型

2、原型设计模式的优缺点

优点：

1. Java 自带的原型模式基于内存二进制流的复制，在性能上比直接 new 一个对象更加优良
2. 可以使用深克隆方式保存对象的状态，使用原型模式将对象复制一份，并将其状态保存起来，简化了创建对象的过程

缺点：

1. 需要为每一个类都配置一个 clone 方法 （浅克隆）
2. clone 方法位于类的内部，当对已有类进行改造的时候，需要修改代码，违背了开闭原则
3. 当实现深克隆时，需要编写较为复杂的代码，而且当对象之间存在多重嵌套引用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现起来会比较麻烦。因此，深克隆、浅克隆需要运用得当

3、原型模式的结构

结构由三部分组成：

1. 抽象原型类：规定了具体原型对象必须实现的接口
2. 具体原型类：实现抽象原型类的 clone() 方法，它是可被复制的对象
3. 访问类：使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象

4、浅克隆和深克隆的区别

• 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，对于非基本类型属性，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

5、原型设计模式的简单代码实现

首先我们先来一个简单的原型模式

有一个具体原型类：实现抽象原型类的 clone() 方法，它是可被复制的对象

/**
 *
 *具体原型类，需要实现Cloneable接口
 */
public class RealizeType implements Cloneable{

    RealizeType(){
        System.out.println("具体原型类创建成功");
    }

    public Object Clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具体原型类复制成功");
        return (RealizeType)super.clone();
    }
}

我们先来看一下需要实现Cloneable接口里面有什么？

其实这个接口里面什么都没有，只是一个代码规范而已

测试类：

/**
 * 测试类：
 * 第一个类对象通过new来创建
 * 第二个对象通过clone()的方法来创建
 * 最后判断两个对象地址是否一致
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        RealizeType realizeType1 = new RealizeType();
        RealizeType realizeType2 = (RealizeType) realizeType1.Clone();
        boolean a = realizeType1==realizeType2;
        System.out.println("两个对象地址是否相等：" + a);
        
    }
}

如果两个对象的地址是一样的，说明没有复制成功，若地址不一样，则复制成功：

具体原型类创建成功
具体原型复制成功
两个对象地址是否相等：false

这样通过Clone()的方法复制了原型对象

6、原型设计模式的案例

公司里面每个阶段都会颁发荣誉，但是我们知道荣誉证书这个对象的模板已经确定好了，是固定不变的，我们只需要写入不同的信息即可：姓名、部门、获得的荣誉信息等等

奖状类：

/**
 * 奖状荣誉类：相当于具体原型类，可以被克隆使用
 */
public class Honor implements Cloneable{

    String Department; //部门
    String name; //姓名
    String info; //获奖信息

    //构造方法
    public Honor(String college, String name, String info) {
        this.Department = college;
        this.name = name;
        this.info = info;
    }

    //getset

    public String getCollege() {
        return Department;
    }

    public void setCollege(String college) {
        this.Department = college;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getInfo() {
        return info;
    }

    public void setInfo(String info) {
        this.info = info;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "奖状{" +
                "恭喜" + Department+
                "部门" + name  +
                "同志获得" + info +
                '}';
    }

    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("荣誉拷贝成功！");
        return (Honor)super.clone();
    }
}

测试类：

public class test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Honor h1 = new Honor("销售部","张三","最佳销售");
        //第一个对象通过new来创建
        System.out.println(h1.toString());

        //通过clone来拷贝
        Honor h2 = (Honor) h1.clone();

        //更换名字
        h2.setName("李四");
        System.out.println(h2.toString());

        Honor h3 = (Honor) h1.clone();
        h3.setInfo("最佳员工");
        h3.setName("王五");
        h3.setCollege("人事部");
        System.out.println(h3.toString());

    }
}

输出：

奖状{恭喜销售部部门张三同志获得最佳销售}
荣誉拷贝成功！
奖状{恭喜销售部部门李四同志获得最佳销售}
荣誉拷贝成功！
奖状{恭喜人事部部门王五同志获得最佳员工}

通过原型设计模式的方法，我们在创建相似对象的时候，就不需要使用构造函数new一个新对象，通过clone的方法即可，也可以任意修改参数（使用get/set）

7、原型设计模式的应用场景

1. 对象之间相同或相似，即只是个别的几个属性不同的时候
2. 创建对象成本较大，比如初始化时间长，需要优化资源等
3. 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
4. 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

在Java框架Spring中原型设计模式应用的也很多，所以这个模式还是有很多用处的