原型模型

原型模型的定义

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。

原型模式的使用场景

类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据，硬件资源等，通过原型拷贝避免这些消耗。
通过 new 产生一个对象需要繁琐的数据准备或访问权限，这时可以使用原型模式。
一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能需要修改其值时，可以考虑使用原型模型拷贝多个对象供调用者使用，即保护拷贝。

原型模型的 UML 类图

角色介绍：

Client：客户端用户
Prototype: 抽象类或者接口，声明具备clone 能力
ConcretePrototype: 具体的原型类。

原型模型的简单实现

下面用简单的文档拷贝为例演示一下简单的原型模式，当我们修改文档时，一般会将当前文档拷贝一份，然后在文档副本上进行修改，这个就是我们这个案例的基础。

/*
* 文档类型，扮演的是 ConcretePrototype 角色，而 cloneable是代表 protorype角色
* */
public class WordDocument implements Cloneable{// 文本private String mText;// 图片名列表private ArrayList<String> mImages =  new ArrayList<String>();public WordDocument(){System.out.println("------------ WordDocument 构造函数——------");}protected WordDocument clone(){try{WordDocument document =(WordDocument) super.clone();document.mText = this.mText;document.mImages = this.mImages;return document;} catch (CloneNotSupportedException e) {}return null;}public String getmText(){return mText;}public void setmText(String mText) {this.mText = mText;}public List<String> getmImages() {return mImages;}public void addImage(String img){this.mImages.add(img);}/** 打印文档内容* */public void showDocument(){System.out.println("------------ Word content start ——------");System.out.println("text: "+ mText);System.out.println("Images List:");for (String imgName : mImages){System.out.println("iamge name : "+ imgName);}System.out.println("------------ Word content end——------");}}

通过 WordDocument 类模拟了 word 文档中的基本元素，即图片和文字。 WordDocument 中的clone 方法用以实现对象克隆。

public class Client {public static void main(String[] args) {// 构建文档对象WordDocument document = new WordDocument();// 编辑文档，添加图片等document.setmText("这是一篇文档");document.addImage("图片1");document.addImage("图片2");document.addImage("图片3");document.showDocument();// 以原始文档为原型，拷贝一份副本WordDocument document1 = document.clone();document1.showDocument();// 修改文档副本，不会影响原始文档document1.setmText("这是修改的doc2文本");document1.showDocument();document.showDocument();}
}

运行结果如下：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-L6TjGouh-1664930332652)(设计模式解析.assets/image-20220709101742205.png)]

浅拷贝和深拷贝

上面的原型拷贝实际上只是一个浅拷贝，这并不是将原始文档的所有字段都重新构造了一遍，而是副本文档的字段引用了原始文档的字段。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-WtPoexoi-1664930332655)(设计模式解析.assets/image-20220709102243961.png)]

将main 函数的内容修改一下：

public static void main(String[] args) {// 构建文档对象WordDocument document = new WordDocument();// 编辑文档，添加图片等document.setmText("这是一篇文档");document.addImage("图片1");document.addImage("图片2");document.addImage("图片3");document.showDocument();// 以原始文档为原型，拷贝一份副本WordDocument document1 = document.clone();document1.showDocument();// 修改文档副本，不会影响原始文档document1.setmText("这是修改的doc2文本");document1.addImage("哈哈.jpg");document1.showDocument();document.showDocument();}

运行结果如下：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-quDRLsjn-1664930332656)(设计模式解析.assets/image-20220709103832887.png)]

从上面的运行结果，我们可以发现，最后两个文档的输出信息是一致的，这是因为备份文档只是引用原文档的地址，当备份文档增加一个图片时，原文档也会收到影响。这就是浅拷贝对象，如何解决这个问题呢，使用下面的代码实现深拷贝， clone 方法修改如下：

protected WordDocument clone(){try{WordDocument document =(WordDocument) super.clone();document.mText = this.mText;// 对 mImages 对象也调用 clone() 函数，进行深拷贝document.mImages = (ArrayList<String>) this.mImages.clone();return document;} catch (CloneNotSupportedException e) {}return null;
}

原型模型的核心问题就是对原始对象进行拷贝，这个模式的使用过程中需要注意的就是：深、浅拷贝的问题，建议在使用该模式时尽量使用深拷贝，避免操作副本时影响原始对象的问题。

原型模型优缺点

优点：

原型模型是内存中二进制流的拷贝，要比直接 new 一个对象性能好很多，特别是要在一个循环体内产生大量的对象时，原型模型可以更好地体现其优点。

缺点：

这既是它的优点也是缺点，直接在内存中拷贝，构造函数是不会执行的，实际开发当中应该注意这个潜在的问题，优点就是减少了约束，缺点也是减少了约束，需要大家在实际开发时考虑。

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