设计模式（十二）------23种设计模式（5）：原型模式

原链接：http://blog.csdn.net/zhengzhb/article/details/7393528

定义：用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。

类型：创建类模式

类图：

原型模式主要用于对象的复制，它的核心是就是类图中的原型类Prototype。Prototype类需要具备以下两个条件：

• 实现Cloneable接口。在java语言有一个Cloneable接口，它的作用只有一个，就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出CloneNotSupportedException异常。
• 重写Object类中的clone方法。Java中，所有类的父类都是Object类，Object类中有一个clone方法，作用是返回对象的一个拷贝，但是其作用域protected类型的，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类型。

        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。

例子：

java已经很好的支持原型模式了，使用很简便，如下类，实现了Cloneable接口，即成了一个原型；

package com.pichen.dp.creationalpattern.prototype;

public class Cell implements Cloneable{
    private int cellId;
    public int getCellId() {
        return cellId;
    }
    public void setCellId(int cellId) {
        this.cellId = cellId;
    }
    public Cell(int id) {
        this.cellId = id;
    }
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException
    {
        System.out.println("clone a cell obj.");
        return (Cell) super.clone();
    }
}

使用原型，复制10个拷贝：

package com.pichen.dp.creationalpattern.prototype;

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Cell prototypeCell = new Cell(888);
        for(int i = 0; i < 10; i++){
            Cell copyCell = (Cell) prototypeCell.clone();
            System.out.println(copyCell.hashCode() + ":" + copyCell.getCellId());
        }
    }
}

观察打印结果，hashcode不同，对象成员属性一致，复制成功：

clone a cell obj.
25840096:888
clone a cell obj.
33040770:888
clone a cell obj.
23930419:888
clone a cell obj.
15142448:888
clone a cell obj.
22316618:888
clone a cell obj.
3969559:888
clone a cell obj.
10175206:888
clone a cell obj.
21307627:888
clone a cell obj.
24389376:888
clone a cell obj.
11317592:888

 

原型模式的优点及适用场景

       使用原型模式创建对象比直接new一个对象在性能上要好的多，因为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。

       使用原型模式的另一个好处是简化对象的创建，使得创建对象就像我们在编辑文档时的复制粘贴一样简单。

       因为以上优点，所以在需要重复地创建相似对象时可以考虑使用原型模式。比如需要在一个循环体内创建对象，假如对象创建过程比较复杂或者循环次数很多的话，使用原型模式不但可以简化创建过程，而且可以使系统的整体性能提高很多。

原型模式的注意事项

• 使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法。因为对象的复制是通过调用Object类的clone方法来完成的，它直接在内存中复制数据，因此不会调用到类的构造方法。不但构造方法中的代码不会执行，甚至连访问权限都对原型模式无效。还记得单例模式吗？单例模式中，只要将构造方法的访问权限设置为private型，就可以实现单例。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，在使用时要特别注意。
• 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，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。例如：

public class Prototype implements Cloneable {
    private ArrayList list = new ArrayList();
    public Prototype clone(){
        Prototype prototype = null;
        try{
            prototype = (Prototype)super.clone();
            prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return prototype;
    }
}

        由于ArrayList不是基本类型，所以成员变量list，不会被拷贝，需要我们自己实现深拷贝，幸运的是java提供的大部分的容器类都实现了Cloneable接口。所以实现深拷贝并不是特别困难。

PS：深拷贝与浅拷贝问题中，会发生深拷贝的有java中的8中基本类型以及他们的封装类型，另外还有String类型。其余的都是浅拷贝。