大家好，我是小水珠。

原型模式和享元模式，前者是在创建多个实例时，对创建过程的性能进行调优；后者是用减少创建实例的方式，来调优系统性能。这么看，你会不会觉得两个模式有点相互矛盾呢？

其实不然，它们的使用是分场景的。在有些场景下，我们需要重复创建多个实例，例如在循环体中赋值一个对象，此时我们就可以采用原型模式来优化对象的创建过程；而在有些场景下，我们则可以避免重复创建多个实例，在内存中共享对象就好了。

今天我们就来看看这两种模式的适用场景，了解了这些你就可以更高效地使用它们提升系统性能了。

一原型模式

我们先来了解下原型模式的实现。原型模式是通过给出一个原型对象来指明所创建的对象的类型，然后使用自身实现的克隆接口来复制这个原型对象，该模式就是用这种方式来创建出更多同类型的对象。

1 实现原型模式

我们现在通过一个简单的例子来实现一个原型模式：

微信图片_20220824222931.jpg

要实现一个原型类，需要具备三个条件：

实现Cloneable接口：Cloneable接口与序列化接口的作用类似，它只是告诉虚拟机可以安全地在实现了这个接口的类上使用clone方法。在JVM中，只有实现了Cloneable接口的类才可以被拷贝，否则会抛出CloneNotSupportedException异常。
重写Object类中的clone方法：在Java中，所有类的父类都是Object类，而Object类中有一个clone方法，作用是返回对象的一个拷贝。
在重写的clone方法中调用super.clone()：默认情况下，类不具备复制对象的能力，需要调用super.clone()来实现。

从上面我们可以看出，原型模式的主要特征就是使用clone方法复制一个对象。通常，有些人会误以为 Object a=new Object();Object b=a; 这种形式就是一种对象复制的过程，然而这种复制只是对象引用的复制，也就是a和b对象指向了同一个内存地址，如果b修改了，a的值也就跟着被修改了。

我们可以通过一个简单的例子来看看普通的对象复制问题：

微信图片_202208242229311.jpg

如果是复制对象，此时打印的日志应该为：

学生1:test1
学生2:test2

然而，实际上是：

学生1:test2
学生2:test2

通过clone方法复制的对象才是真正的对象复制，clone方法赋值的对象完全是一个独立的对象。刚刚讲过了，Object类的clone方法是一个本地方法，它直接操作内存中的二进制流，特别是复制大对象时，性能的差别非常明显。我们可以用 clone 方法再实现一遍以上例子。

微信图片_202208242229312.jpg

运行结果：

学生1:test1
学生2:test2

2 深拷贝和浅拷贝

在调用super.clone()方法之后，首先会检查当前对象所属的类是否支持clone，也就是看该类是否实现了Cloneable接口。

如果支持，则创建当前对象所属类的一个新对象，并对该对象进行初始化，使得新对象的成员变量的值与当前对象的成员变量的值一模一样，但对于其它对象的引用以及List等类型的成员属性，则只能复制这些对象的引用了。所以简单调用super.clone()这种克隆对象方式，就是一种浅拷贝。

微信图片_202208242229313.jpg 微信图片_202208242229314.jpg 微信图片_202208242229315.jpg

运行结果：

学生test1的老师是：王老师
学生test2的老师是：王老师

我们可以通过深拷贝来解决这种问题，其实深拷贝就是基于浅拷贝来递归实现具体的每个对象，代码如下：

微信图片_202208242229316.jpg

3 适用场景

在一些重复创建对象的场景下，我们就可以使用原型模式来提高对象的创建性能。例如，我在开头提到的，循环体内创建对象时，我们就可以考虑用clone的方式来实现。

例如：

for(int i=0; i<list.size(); i++)
{ 
   Student stu = new Student();  
   ...
}

我们可以优化为：

Student stu = new Student(); 
for(int i=0; i<list.size(); i++){
   Student stu1 = stu.clone();
}

除此之外，原型模式在开源框架中的应用也非常广泛。例如Spring中，@Service默认都是单例的。用了私有全局变量，若不想影响下次注入或每次上下文获取bean，就需要用到原型模式，我们可以通过以下注解来实现，@Scope(“prototype”)。

二享元模式

享元模式一般可以分为三个角色，分别为 Flyweight（抽象享元类）、ConcreteFlyweight（具体享元类）和 FlyweightFactory（享元工厂类）。抽象享元类通常是一个接口或抽象类，向外界提供享元对象的内部数据或外部数据；具体享元类是指具体实现内部数据共享的类；享元工厂类则是主要用于创建和管理享元对象的工厂类。

1 实现享元模式

我们还是通过一个简单的例子来实现一个享元模式：

微信图片_202208242229317.jpg 微信图片_202208242229318.jpg

输出结果：

[类型(内在状态)] - [b] - [名字(外在状态)] - [abc]
[结果(对象对比)] - [true]
[结果(内在状态)] - [b]

2 适用场景

享元模式在实际开发中的应用也非常广泛。例如Java的String字符串，在一些字符串常量中，会共享常量池中字符串对象，从而减少重复创建相同值对象，占用内存空间。代码如下：

 String s1 = "hello"; 
 String s2 = "hello"; 
 System.out.println(s1==s2);//true

三总结

通过以上讲解，相信你对原型模式和享元模式已经有了更清楚的了解了。两种模式无论是在开源框架，还是在实际开发中，应用都十分广泛。

在不得已需要重复创建大量同一对象时，我们可以使用原型模式，通过clone方法复制对象，这种方式比用new和序列化创建对象的效率要高；在创建对象时，如果我们可以共用对象的内部数据，那么通过享元模式共享相同的内部数据的对象，就可以减少对象的创建，实现系统调优。

25 原型模式和享元模式

一 原型模式