前面介绍了创建型设计模式常用的模式：单例模式、工厂模式（工厂方法和抽象工厂）、建造者模式，本文聊聊原型模式，那么原型模式应该在什么场景下使用呢？

原型模式（Prototype Design Pattern）

假若对象的创建成本较大，而此时我们需要创建一个与原对象差别不大（大部分属性值一致）的对象，我们可以通过已有对象进行复制的方式，创建新对象，可节省创建时间。这种创建对象的方式称为原型模式，原对象称为原型，复制操作称为拷贝。

原型模式的概念可能理解起来比较理论，我们通过一个场景例子来理解一下吧。试想一下，我们现在有一个数据库，保存了搜索词的相关信息（搜索次数、上次更新搜索次数的时刻等等）。系统中要求定时刷新搜索词的相关信息。示例代码如下：

public class SearchCache {
    private Map<String, SearchInfo> cache = new ConcurrentHashMap<>();
    
    public List<SearchInfo> loadSearchInfoFromDB() {
        // 从数据库中加载全部搜索信息
    }

    public void refresh() {
        List<SearchInfo> infos = loadSearchInfoFromDB();
        
        if(CollectionUtils.isEmpty(infos)) {
            return;
        }
        
        for(SearchInfo info : infos) {
            cache.put(info.getKeyWord(), info);
        }
    }
}

有人可能会有疑问，每次都从数据库中加载所有的数据，这是没有必要，我们只需要加载需要更新的部分即可。我们可以对上面的代码稍作调整，用一个更新时间戳来区分更新阶段，因为每条记录都有一个更新时刻，只要更新时刻大于Cache的上次更新时间，这条数据就应该加载进内存刷新数据。调整后的示例代码如下：

public class SearchCache {
    private long lastRefreshTime = 0L;
    private Map<String, SearchInfo> cache = new ConcurrentHashMap<>();
    
    public List<SearchInfo> loadSearchInfoFromDB(long lastRefreshTime) {
        // 从数据库中加载增量更新的搜索信息
    }

    public void refresh() {
        List<SearchInfo> infos = loadSearchInfoFromDB(lastRefreshTime);
        
        if(CollectionUtils.isEmpty(infos)) {
            return;
        }
        
        long nextRefreshTime = lastRefreshTime;
        
        for(SearchInfo info : infos) {
            // 更新缓存
            cache.put(info.getKeyWord(), info);
            // 计算下次刷新的更新时间戳
            nextRefreshTime = Math.max(nextRefreshTime, info.getRefreshTime());
        }
        
        // 保存下次刷新的更新时间戳
        lastRefreshTime = nextRefreshTime;
    }
}

上述的代码，你可以发现，我们更新缓存 cache 时，是直接 for 循环更新。这里我们有一个场景，在循环更新的过程中，其他线程获取搜索信息，此时拿到的搜索信息的数据是部分更新的（此次更新只进行了部分），我们的需求是，当我们获取搜索信息时，拿到的数据是上个版本的，或者是最新版本的，而不是中间版本。我们怎么解决呢？示例代码如下：

public class SearchCache {
    private long lastRefreshTime = 0L;
    private Map<String, SearchInfo> cache = new ConcurrentHashMap<>();
    
    public List<SearchInfo> loadSearchInfoFromDB(long lastRefreshTime) {
        // 从数据库中加载增量更新的搜索信息
    }

    public void refresh() {
        List<SearchInfo> infos = loadSearchInfoFromDB(lastRefreshTime);
        
        if(CollectionUtils.isEmpty(infos)) {
            return;
        }
        
        long nextRefreshTime = lastRefreshTime;
        Map<String, SearchInfo> protoCache = cache.clone();// 浅拷贝
        
        for(SearchInfo info : infos) {
            
            protoCache.put(info.getKeyWord(), info);
            
            // 计算下次刷新的更新时间戳
            nextRefreshTime = Math.max(nextRefreshTime, info.getRefreshTime());
        }
        
        // 保存下次刷新的更新时间戳
        lastRefreshTime = nextRefreshTime;
        // 更新缓存
        cache = protoCache;
    }
}

上面的代码，使用了浅拷贝（关于浅拷贝、深拷贝的描述这里不做展开）解决了版本的问题，每次当我们获取搜索信息时，拿到的数据是上个版本的，或者是最新版本的，而不是中间版本。

除了 Object#clone 的方式外，我们还可以，现将对象序列化流，再将流反序列化成对象，示例代码如下：

public Object deepCopy(Object object) {
  ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();
  ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(bo);
  oo.writeObject(object);
  
  ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());
  ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);
  
  return oi.readObject();
}

原型模式是创建型模式的一种，通过克隆预生成的原型，而不是 new 实例，避免反复运行构造逻辑、初始化逻辑，也可以方便生成复杂对象，多用于创建复杂的或者耗时的实例。

原型模式，你还不懂？

原型模式（Prototype Design Pattern）