设计模式学习（五）：原型模式
作者：Grey
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原型模式
原型模式是创建型模式。
如果对象的创建成本比较大，而同一个类的不同对象之间差别不大（大部分字段的值都相同），在这种情况下，我们可以利用对已有对象（原型）进行复制（或者叫拷贝）的方式来创建新对象，以达到节省创建时间的目的。这种基于原型来创建对象的方式就叫作原型设计模式。
实际上，创建对象包含的申请内存、给成员变量赋值这一过程，本身并不会花费太多时间，或者说对于大部分业务系统来说，这点时间完全是可以忽略的。应用一个复杂的模式，只得到一点点的性能提升，这就是所谓的过度设计，得不偿失。但是，如果对象中的数据需要经过复杂的计算才能得到（比如排序、计算哈希值），或者需要从 RPC 、网络、数据库、文件系统等非常慢速的 I/O 中读取，每次读取一次的代价都很高，在这种情况下，我们就可以利用原型模式，从其他已有对象中直接拷贝得到，而不用每次在创建新对象的时候，都重复执行这些耗时的操作。
原型模式用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象，典型的应用是对象的克隆方法，示例代码如下
public class Person implements Cloneable { String name = "lisa"; int age = 1; Location loc = new Location("xy", 10); @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { Person p = (Person) super.clone(); p.loc = (Location) loc.clone(); return p; } @Override public String toString() { return "Person{" + "name='" + name + ''' + ", age=" + age + ", loc=" + loc + '}'; } } public class Location implements Cloneable { private String street; private int roomNo; public Location(String street, int roomNo) { this.street = street; this.roomNo = roomNo; } @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } @Override public String toString() { return "Location{" + "street='" + street + ''' + ", roomNo=" + roomNo + '}'; } } public class Main { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { Person p = new Person(); System.out.println(p); Person p2 = (Person) p.clone(); System.out.println(p2); } } 本示例的 UML 图如下：
注：Java 自带的 clone（） 方法进行的就是浅克隆。而如果我们想进行深克隆，可以直接在类中调用父类的克隆方法，即： super.clone() 后，手动给克隆对象的相关属性分配另一块内存，不过如果当原型对象维护很多引用属性的时候，手动分配会比较烦琐。因此，在 Java 中，如果想完成原型对象的深克隆，则通常使用序列化的方式。
例如：克隆一个巨大的 HashMap，如果构建该 HashMap 的代价很大，我们可以通过
方式一：先调用 HashMap 默认的克隆方法，然后递归拷贝 HashMap 里面的内容，直到类型是基础类型为止；
方式二：使用序列化方式克隆。
关于序列化克隆的示例代码如下
import java.io.*; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class DeepCloneDemo { public static void main(String[] args) { List<String> hobbies = new ArrayList<>(); hobbies.add("唱歌"); hobbies.add("跳舞"); Prototype p = new Prototype(); p.setAge(18); p.setName("zhangsan"); p.setHobbits(hobbies); Prototype clone = p.clone(); System.out.println(clone.getAge()); System.out.println(clone.getName()); System.out.println(clone.getHobbits()); } } // 待克隆对象 class Prototype implements Cloneable, Serializable { private int age; private String name; private List<String> hobbits; public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public List<String> getHobbits() { return hobbits; } public void setHobbits(List<String> hobbits) { this.hobbits = hobbits; } @Override protected Prototype clone() { return deepClone(); } public Prototype deepClone() { try { ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos); oos.writeObject(this); ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis); return (Prototype) ois.readObject(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); return null; } } @Override public String toString() { return "Prototype{" + "age=" + age + ", name='" + name + ''' + ", hobbits=" + hobbits + '}'; } } 如果只是增量拷贝，可以通过浅拷贝拿到一个新的 HashMap ，然后拿到增量的数据单独进行深拷贝即可。
更多地，Spring 中创建对象的方式默认采用单例模式，可以通过设置 @Scope("prototype") 注解将其改为原型模式。
