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原型模式

原型模式指的是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。例如，虚拟机CentOS操作系统的安装通常较耗时，如果克隆就快了很多。

进一步阐述：

原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆。
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。

原型模式包含的三种角色：

AbstractPrototype（抽象原型角色）：规定了具体原型对象必须实现的接口。
ConcretePrototype（具体原型角色）：实现抽象原型类的 clone() 方法，它是可被复制的对象。
Visit（访问角色）：使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。

案例：用原型模式生成“三好学生”奖状为例，同一学校的“三好学生”奖状除了获奖人姓名不同，其他都相同，属于相似对象的复制，然后再做简单修改就可以了。客户端Client类就是具体的访问角色，奖状Citation类，就是具体原型角色，JDK提供的Cloneable接口就是抽象原型角色。

UML类图：

原型模式.jpg

客户端Client类：

/**
 * 使用原型模式的客户端（访问角色）
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        //创建奖状原型
        Citation citation = new Citation("xx", "同学：在2021学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。", "成都学院");

        //克隆奖状，并写上每个同学的姓名
        Citation zhangSanCitation= (Citation) citation.clone();
        zhangSanCitation.setName("张三");
        zhangSanCitation.display();

        Citation liSiCitation= (Citation) citation.clone();
        liSiCitation.setName("李四");
        liSiCitation.display();
    }
}

奖状Citation类：

/**
 * 奖状类（具体原型角色）
 * 其中JDK提供的Cloneable接口就是抽象原型角色
 */
public class Citation implements Cloneable {
    /**
     * 获奖学生名字
     */
    String name;

    /**
     * 获奖信息
     */
    String info;

    /**
     * 学院
     */
    String college;

    public Citation(String name, String info, String college) {
        this.name = name;
        this.info = info;
        this.college = college;
        System.out.println("奖状创建成功！");
    }

    /**
     * 设置不同学生的奖状名字
     */
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     * 陈列奖状信息的方法
     */
    public void display() {
        System.out.println(name + info + college);
    }

    /**
     * 重写克隆方法
     */
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("奖状拷贝成功！");
        return super.clone();
    }
}

运行结果：

原型模式运行结果.png

总结：

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。
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，以便在需要的时候使用（例如恢复到历史某一状态），可辅助实现撤销操作。
需要为每一个类都配置一个 clone 方法，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。
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。

典型运用场景举例：

对象之间相同或相似，即只是个别的几个属性不同的时候。
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 Spring 中，原型模式应用的非常广泛，例如 @scope("prototype")改为多例模式的时候，其实对象是基于原型模式克隆出来的多个对象，并非是New出来和反射出来的。

【Java设计模式】创建型设计模式-原型模式（五）

原型模式

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