小唐说设计模式———

什么是原型模式

原型模式（Prototype Pattern）是五种创建型模式的其中一种，用原型实例指定创建对象的种类作为原型，并且通过拷贝原型来创建新的对象。

为什么要使用原型模式

新建一个对象有时候会很麻烦，可能涉及大量的变量初始化，函数、代码块的执行，不仅浪费资源，还会涉及数据准备、访问权限等操作。

实现

原型模式至少涉及两个角色：

Prototype，即原型类：需要实现Cloneable接口，并重写clone()方法，为外部提供一个克隆自身的方法;
Client，即应用类：让一个原型克隆自身从而创建一个新的对象。

public class Prototype implements Cloneable {//自身的一些方法...@Overridepublic Object clone() throws CloneNotSupportedException {Prototype proto = (Prototype) super.clone();return proto;}
}
public class Client {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Prototype prototype = new Prototype();Prototype prototype1 = (Prototype) prototype.clone();...}
}

为了探讨其中的一些细节，我们对上面的代码稍微添加一些细节部分：

public class Prototype implements Cloneable {private String name;public Prototype() {System.out.println("empty constructor--------------------");}public Prototype(String name) {System.out.println("constructor--------------------");this.name = name;}@Overridepublic Object clone() throws CloneNotSupportedException {Prototype proto = (Prototype) super.clone();return proto;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return super.toString() + " " + this.getName();}
}public class Client {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Prototype prototype = new Prototype();prototype.setName("111");System.out.println(prototype.toString());Prototype prototype1 = (Prototype) prototype.clone();System.out.println(prototype1.toString());prototype1.setName("222");System.out.println(prototype.toString());System.out.println(prototype1.toString());}
}

在Prototype类中加入了构造函数，重写了toString()，运行main()，结果如下：

empty constructor--------------------
com.company.Prototype@4554617c 111
com.company.Prototype@74a14482 111
com.company.Prototype@4554617c 111
com.company.Prototype@74a14482 222

可以看出：

构造函数只执行了一次，说明复制原型类的对象并不需要执行构造函数；
原对象和复制对象的地址不同，说明是重新创建的；
目前看来，在复制完成之后，复制的对象似乎和原对象就没有关系了，原对象的改变不会影响复制的对象，复制的对象改变也不会影响原对象。

真的是这样吗？

我们修改一下代码：

public class Car {private String color;public Car() {}public Car(String color) {this.color = color;}public String getColor() {return color;}public void setColor(String color) {this.color = color;}
}public class Prototype implements Cloneable {private String name;private Car car;public Prototype() {System.out.println("empty constructor--------------------");}public Prototype(String name) {System.out.println("constructor--------------------");this.name = name;}public Prototype(String name, Car car) {this.name = name;this.car = car;}@Overridepublic Object clone() throws CloneNotSupportedException {Prototype proto = (Prototype) super.clone();return proto;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Car getCar() {return car;}public void setCar(Car car) {this.car = car;}@Overridepublic String toString() {return super.toString() + " " + this.getName() + " " + this.getCar().getColor() + " Car" +  " " + this.getCar().toString();}
}public class Client {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Prototype prototype = new Prototype();Car car1 = new Car("red");Car car2 = new Car("yel");prototype.setName("111");prototype.setCar(car1);System.out.println(prototype.toString());Prototype prototype1 = (Prototype) prototype.clone();System.out.println(prototype1.toString());prototype1.setName("222");prototype1.setCar(car2);System.out.println(prototype.toString());System.out.println(prototype1.toString());}
}

执行结果：

empty constructor--------------------
com.company.Prototype@4554617c 111 red Car com.company.Car@74a14482
com.company.Prototype@1540e19d 111 red Car com.company.Car@74a14482
com.company.Prototype@4554617c 111 red Car com.company.Car@74a14482
com.company.Prototype@1540e19d 222 yel Car com.company.Car@677327b6

可以看过结果中第4行和第5行，Car的颜色和地址都不一样，我几乎可以得出结论它们确实不是一个对象了，但是这样写其实是有漏洞的，我通过setCar()是显式地改变了这个对象，不能正确得出结论。

再将输出改一下：

public class Client {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Prototype prototype = new Prototype();Car car1 = new Car("red");prototype.setName("111");prototype.setCar(car1);System.out.println(prototype.toString());Prototype prototype1 = (Prototype) prototype.clone();System.out.println(prototype1.toString());prototype1.setName("222");prototype1.getCar().setColor("black");System.out.println(prototype.toString());System.out.println(prototype1.toString());}
}

结果变为：

empty constructor--------------------
com.company.Prototype@4554617c 111 red Car com.company.Car@74a14482
com.company.Prototype@1540e19d 111 red Car com.company.Car@74a14482
com.company.Prototype@4554617c 111 black Car com.company.Car@74a14482
com.company.Prototype@1540e19d 222 black Car com.company.Car@74a14482

所有的Car对象的地址都是同一个，颜色值也一同改变，说明clone()实现的是浅拷贝。

浅复制：将一个对象复制后，基本数据类型的变量都会重新创建，而引用类型仍指向的还是原对象所指向的地址。深复制：将一个对象复制后，基本数据类型和引用类型都重新创建。

如果想对引用类型也实现深拷贝，可以采用二进制流读写等操作实现，此处不再详述。

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