使用场景

当一个对象的构建代价过高时。例如某个对象里面的数据需要访问数据库才能拿到，而我们却要多次构建这样的对象。
当构建的多个对象，均需要处于某种原始状态时，就可以先构建一个拥有此状态的原型对象，其他对象基于原型对象来修改。

UML类图

原理结构图说明

Prototype : 原型类，声明一个克隆自己的接口
ConcretePrototype: 具体的原型类, 实现一个克隆自己的操作
Client: 让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象(属性一样）

在这里插入图片描述

实例

第一步，原型接口

原型接口必须有一个可以克隆自己的方法，反回类型为Prototype

public interface Prototype {
    Prototype copy();
}

第二步，原型类

这个类就是我们的原型类，准备被其他人克隆使用的，所以其实现Prototype 接口，具备克隆的能力。根据业务需求，克隆可以是浅克隆，也可以是深克隆。

我们假设此类含有一个存放内容的List，这些数据都是从数据库读取的相对比较耗时。假设我们要生成多篇不同报表，内容基本不变（这是要点，只有你需要的对象是可以基于原型对象的才有意义），头部要不同。

public class Report implements Prototype {
    private List<String> parts;

    public Report() {
        this.parts = new ArrayList<>();
    }

    public Report(List<String> parts) {
        this.parts = parts;
    }
    //耗时的数据加载操作
    public void loadData() {
        pats.clear();
        parts.add("老夫聊发少年狂，左牵黄，右擎苍，锦帽貂裘，千骑卷平冈。");
        parts.add("为报倾城随太守，亲射虎，看孙郎。");
        parts.add("酒酣胸胆尚开张，鬓微霜，又何妨！持节云中，何日遣冯唐？");
        parts.add("会挽雕弓如满月，西北望，射天狼。");
    }

    public List<String> getContents() {
        return parts;
    }

    @Override
    public Prototype copy() {
        List<String> cloneList = new ArrayList<>(parts);
        return new Report(cloneList);
    }
}

第三，客户端使用

public class PrototypeClient {
    public void getReport(){
        //创建原型
        Report reportPrototype = new Report();
        //耗费资源的操作
        reportPrototype.loadData();

        //使用原型对象构建新的对象
        Report reportWithTitle = (Report) reportPrototype.copy();
        List<String> reportContent= reportWithTitle.getContents();
        reportContent.add(0,"《江城子·密州出猎》");
        reportContent.add(1,"----------------------------------------------------------");

        for (String s : reportContent) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

输出

《江城子·密州出猎》
--------------------------------------------------------------------------------
老夫聊发少年狂，左牵黄，右擎苍，锦帽貂裘，千骑卷平冈。
为报倾城随太守，亲射虎，看孙郎。
酒酣胸胆尚开张，鬓微霜，又何妨！持节云中，何日遣冯唐？
会挽雕弓如满月，西北望，射天狼。

首先要有一个可以克隆自己的接口，例如此处的Prototype
其他对象都是可以基于已经构建出来的原型对象扩展的。

优缺点

优点：有时会极大的提升程序的性能。

缺点：相对增加了系统的复杂性。

原型模式在 Spring 框架中源码分析

Spring 中原型 bean 的创建，就是原型模式的应用
代码分析+Debug 源码

在这里插入图片描述

7.8 深入讨论-浅拷贝和深拷贝

7.8.1浅拷贝的介绍

对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。
对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值
前面我们克隆羊就是浅拷贝
浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现
sheep = (Sheep) super.clone();

7.8.2深拷贝基本介绍

复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象(包括对象的引用类型)进行拷贝

深拷贝实现方式

1：重写 clone 方法来实现深拷贝

2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

7.9 深拷贝应用实例

使用重写 clone 方法实现深拷贝
使用序列化来实现深拷贝


public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable {
    public String name;
    // String 属性
    public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;
//引用类型



    public DeepProtoType() {
        super();
    }

//深拷贝 -方式 1
//使用 clone
//方法@Override

    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object deep = null;
        //这里完成对基本数据类型(属性) 和 String 的克隆
        deep = super.clone();
        // 对引用类型的属性，进行单独处理
        DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType) deep;
        deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget) deepCloneableTarget.clone();
        //TODOAuto - generated method stub
        return deepProtoType;
    }

//深拷贝 -方式 2

//通过对象的序列化实现(推荐)

    public Object deepClone() {
        // 创建流对象
				ByteArrayInputStream bis = null;
        ByteArrayOutputStream bos = null;
			  ObjectInputStream ois = null;
        ObjectOutputStream oos = null;
        try {
            //序列化
            bos = new ByteArrayOutputStream();
            oos = new ObjectOutputStream(bos);
            oos.writeObject(this);
            //当前这个对象以对象流的方式输出
            //反序列化
            bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ois = new ObjectInputStream(bis);
            DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType) ois.readObject();
            return copyObj;
        } catch (Exception e) {
            TODO:
            handle exception e.printStackTrace();
            return null;
        } finally {
            //  关闭流
            try {
                bos.close();
                oos.close();
                bis.close();
                ois.close();
            } catch (Exception e2) {
                TODO:
                handle exception System.out.println(e2.getMessage());
            }
        }
    }


}

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
//TODOAuto - generated method stub
        DeepProtoType p = new DeepProtoType();
[p.name](http://p.name/) = "宋江";
        p.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("大牛", "小牛");
//方式 1 完成深拷贝

        DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.clone();
        System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
        System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());
        //方式 2 完成深拷贝
        DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.deepClone();
        System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
        System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());
    }


}

7.10 原型模式的注意事项和细节

创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率
不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态
如果原始对象发生变化(增加或者减少属性)，其它克隆对象的也会发生相应的变化，无需修改代码
在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码
缺点：需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，需要修改其源代码，违背了 ocp 原则，这点请同学们注意.

原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_44484668/article/details/127157413