一、原型模式简介

1、基础概念

原型模式属于对象的创建模式。通过给出一个原型对象来指明所有创建的对象的类型，然后用复制这个原型对象的办法创建出更多同类型的对象。

2、模式结构

原型模式要求对象实现一个可以“克隆”自身的接口，这样就可以通过复制一个实例对象本身来创建一个新的实例。这样一来，通过原型实例创建新的对象，就不再需要关心这个实例本身的类型，只要实现了克隆自身的方法，就可以通过这个方法来获取新的对象，而无须再去通过new来创建。

3、代码实现

1)、UML关系图

Java描述设计模式(05)：原型模式
2)、核心角色

这种形式涉及到三个角色：

1)、客户(Client)角色：客户类提出创建对象的请求。

2)、抽象原型(Prototype)角色：这是一个抽象角色，通常由一个Java接口或Java抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的接口。

3)、具体原型（Concrete Prototype）角色：被复制的对象。此角色需要实现抽象的原型角色所要求的接口。

3)、基于JDK源码实现

/*** 基于JDK源码方式实现原型模式*/
public class C01_Property {public static void main(String[] args) {Product product = new Product("机械键盘","白色",100.00) ;Product product1 = (Product) product.clone();Product product2 = (Product) product.clone();System.out.println(product1);System.out.println(product2);System.out.println(product1==product2);  // false}
}
class Product implements Cloneable {private String name ;private String color ;private Double price ;public Product(String name, String color, Double price) {this.name = name;this.color = color;this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "Product{" +"name='" + name + '\'' +", color='" + color + '\'' +", price=" + price +'}';}@Overrideprotected Object clone() {Product product = null ;try{product = (Product)super.clone() ;} catch (Exception e){e.printStackTrace();}return product ;}// 省略GET和SET方法
}

二、Spring框架应用

1、配置文件

<!-- 多例Bean -->
<bean id="sheep01" class="com.model.design.spring.node05.property.Sheep" scope="prototype" />
<!-- 单例Bean 默认: scope="singleton" -->
<bean id="sheep02" class="com.model.design.spring.node05.property.Sheep"/>

2、测试代码块

@Test
public void test01 (){ApplicationContext context01 = new ClassPathXmlApplicationContext("/spring/spring-property.xml");// 原型模式Sheep sheep1 = (Sheep)context01.getBean("sheep01") ;Sheep sheep2 = (Sheep)context01.getBean("sheep01") ;System.out.println(sheep1==sheep2); // false// 单例模式Sheep sheep3 = (Sheep)context01.getBean("sheep02") ;Sheep sheep4 = (Sheep)context01.getBean("sheep02") ;System.out.println(sheep3==sheep4); // true
}

3、核心源码

所在类：org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory
所在方法：doGetBean

1)、执行流程

if (mbd.isSingleton()) {sharedInstance = this.getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {public Object getObject() throws BeansException {try {return AbstractBeanFactory.this.createBean(beanName, mbd, args);} catch (BeansException var2) {AbstractBeanFactory.this.destroySingleton(beanName);throw var2;}}});bean = this.getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
} else if (mbd.isPrototype()) {var11 = null;Object prototypeInstance;try {this.beforePrototypeCreation(beanName);prototypeInstance = this.createBean(beanName, mbd, args);} finally {this.afterPrototypeCreation(beanName);}bean = this.getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
}

2)、单例多例判断

所以默认就是单例模式，指定[scope=“prototype”]就是原型模式。

public boolean isSingleton() {return "singleton".equals(this.scope) || "".equals(this.scope);
}
public boolean isPrototype() {return "prototype".equals(this.scope);
}

三、深浅拷贝

1、浅拷贝

数据类型是基本数据类型、String类型的成员变量，浅拷贝直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。

数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是数组、类的对象等，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。实际上两个对象的成员变量都指向同一个实例。修改其中一个对象属性会影响到另一个对象的属性。

浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现。

2、深拷贝

1)、概念描述

除了浅拷贝要拷贝的值外，还负责拷贝引用类型的数据。那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象，而不再是原有的那些被引用的对象，这种对被引用到的对象的复制叫做间接复制。

2)、源代码实现

序列化实现深度克隆

对象写到流里的过程是序列化(Serialization)过程；而把对象从流中读出来的过程则叫反序列化(Deserialization)过程。应当指出的是，写到流里的是对象的一个拷贝，而原对象仍然存在于JVM里面。

在Java语言里深度克隆一个对象，常常可以先使对象实现Serializable接口，然后把对象（实际上只是对象的拷贝）写到一个流里（序列化），再从流里读回来（反序列化），便可以重建对象。

/*** 深拷贝和浅拷贝对比案例*/
public class C02_DeepClone {public static void main(String[] args) throws Exception {Dog dog = new Dog("Tom") ;Dog dog1 = (Dog)dog.clone() ;Dog dog2 = (Dog)dog.clone() ;// dog1：1639622804;dog2：1639622804System.out.println("dog1："+dog1.cat.hashCode()+";dog2："+dog2.cat.hashCode());Dog dog3 = (Dog)dog.deepClone() ;Dog dog4 = (Dog)dog.deepClone() ;// dog3：1937348256;dog4：1641808846System.out.println("dog3："+dog3.cat.hashCode()+";dog4："+dog4.cat.hashCode());}
}class Cat implements Serializable {public String name ;public Cat (String name){this.name = name ;}
}
class Dog implements Cloneable,Serializable {public String name ;public Cat cat ;public Dog (String name){this.name = name ;this.cat = new Cat("Kit") ;}@Overrideprotected Object clone() {Dog dog = null ;try{dog = (Dog)super.clone() ;} catch (Exception e){e.printStackTrace();}return dog ;}public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException{//将对象写到流里面：序列化ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);oos.writeObject(this);//从流里面读出对象：反序列化ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);return ois.readObject();}
}

四、优缺点总结

1、优点总结

原型模式允许在运行时动态改变具体的实现类型。原型模式可以在运行期间，由客户来注册符合原型接口的实现类型，也可以动态地改变具体的实现类型，看起来接口没有任何变化，但其实运行的已经是另外一个类实例了。因为克隆一个原型就类似于实例化一个类。

2、缺点总结

原型模式最主要的缺点是每一个类都必须配备一个克隆方法。配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类来说不是很难，而对于已经有的类不一定很容易，特别是当一个类引用不支持序列化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。

五、源代码地址

GitHub地址：知了一笑
https://github.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent
码云地址：知了一笑
https://gitee.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent

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