Java设计模式-原型模式

1、定义
原型模式是一种创建型模式，用于创建重复的对象，并且保证性能。原型模式创建的对象是由原型对象自身创建的，是原型对象的一个克隆，和原型对象具有相同的结构和相同的值。

2、适用场景

1. 创建对象时我们不仅仅需要创建一个新的对象，可能我们还需要对象创建出来里面的值和某一个对象也要完全一致，原型模式可以保证结构和值都相同。
2. 创建对象时我们希望对创建出来的对象的修改不影响到原来的对象，可能通过原型模式进行创建，进行深度克隆。
3. 创建对象时，如果对象是个复杂对象，里面又包含了其他的复杂对象，我们希望创建的对象和原有对象保持一致，传统模式new会非常麻烦，还需要考虑到里面其他的复杂对象，这时候可以使用原型模式进行创建。

3、 原型模式的核心是就是原型类 Prototype，Prototype 类需要具备以下两个条件：

• （1）实现 Cloneable 接口：在 Java 中 Cloneable 接口的作用就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了 Cloneable 接口的类上使用 clone() 方法，只有在实现了 Cloneable 的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出 CloneNotSupportedException 异常。
• （2）重写 Object 类中的 clone() 方法：Java 中所有类的父类都是 Object，Object 中有一个clone() 方法用于返回对象的拷贝，但是其作用域 protected，一般的类无法调用，因此，Prototype 类需要将 clone() 方法的作用域修改为 public。

​ 原型模式是一种比较简单的模式，也非常容易理解，实现一个接口，重写一个方法即完成了原型模式。在实际应用中，原型模式很少单独出现。经常与其他模式混用，他的原型类Prototype也常用抽象类来替代。

4、注意事项

（1）使用原型模式复制对象不会调用类的构造函数，对象是通过调用 Object 类的 clone() 方法来完成的，它直接在内存中复制数据。不但构造函数不会执行，甚至连访问权限都对原型模式无效。单例模式中，需要将构造函数的访问权限设置为 private，但是 clone() 方法直接无视构造方法的权限，所以单例模式与原型模式是冲突的，在使用时需要注意。

（2）深拷贝与浅拷贝。Object 类的 clone() 方法只会拷贝对象中的基本的数据类型（8种基本数据类型 byte,char,short,int,long,float,double,boolean 和对应的封装类），对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝，这就是浅拷贝。如果要实现深拷贝，必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝。

• 浅拷贝：只克隆对象中的基本数据类型，而不会克隆数组、容器、引用对象等。换言之，浅复制仅仅复制所考虑的对象，而不复制它所引用的对象。如果变量为String字符串，则拷贝其引用地址，但是在修改的时候，它会从字符串池中重新生成一个新的字符串，原有的字符串对象保持不变。
• 深拷贝：把要克隆的对象所引用的对象都克隆了一遍。

代码实例

/*** @Author charles.yao* @Description* @Date 2023/2/13 14:54*/
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
@Data
public class Animal implements Cloneable {private String userName;private String userAge;@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
}/*** @Author charles.yao* @Description 浅拷贝类* @Date 2023/2/13 14:53*/
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
@Data
public class UserInfo implements Cloneable {private String userName;private String userAge;private Animal animal;@Overrideprotected UserInfo clone() throws CloneNotSupportedException {UserInfo userInfo = (UserInfo) super.clone();userInfo.setAnimal((Animal) animal.clone());return userInfo;}
}/*** @Author charles.yao* @Description 浅拷贝测试* @Date 2023/2/13 14:57*/
public class DeepCopyTest {public static void main(String[] args) {try {UserInfo userInfo = new UserInfo();userInfo.setUserName("张三");userInfo.setUserAge("1223");userInfo.setAnimal(new Animal("111", "2122"));UserInfo clone = userInfo.clone();System.out.println("原数据" + userInfo.toString());System.out.println("拷贝之后" + clone.toString());System.out.println(userInfo == clone);System.out.println(userInfo.getAnimal() == clone.getAnimal());userInfo.getAnimal().setUserName("二狗");System.out.println("原数据动物" + userInfo.getAnimal().toString());System.out.println("拷贝之后动物" + clone.getAnimal().toString());} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}}
}

运行结果

原数据UserInfo(userName=张三, userAge=1223, animal=Animal(userName=111, userAge=2122))
拷贝之后UserInfo(userName=张三, userAge=1223, animal=Animal(userName=111, userAge=2122))
false
false
原数据动物Animal(userName=二狗, userAge=2122)
拷贝之后动物Animal(userName=111, userAge=2122)