当你的系统存在相同或者相似对象需要创建，你可能会想到使用new 对象名() 来创建。但如果你的系统存在大量相同对象需要创建时，这样做会显得效率低下，并且代码将杂乱无章，你需要在构造函数中使用大量类名来进行实例化。这时，我们可以采用原型模式来进行优化，提高执行效率。例如复印机只需要简单的配置就可以复印出大量材料，这就是典型的原型模式的体现。
原型模式介绍
原型(Prototype)：用一个已经创建的“原型对象”进行复制，得出与原型相同或者相似的新对象。原型模式和上节的单例模式同样属于创建型模式。它很少单独使用，经常与其他设计模式配合使用（例如：它可以与Command命令模式配合使用，便于复制Command模式中出现的命令）。但作为基础，我们也必须掌握原型模式。
应用场景
我相信你最关心什么时候需要用到原型模式，这里我列举出几种可以使用原型模式的场景供你参考：
- 相同或相似对象繁多，无法将他们整合到唯一一个类中。
- 一个类调用了另外一个类，两个类之间存在耦合，你想把他们解耦，在不修改另一个类的情况下改变职责。
- 难以根据类来生成实例时。
举例
下面我们来根据一个实际的例子实现原型模式。
例子：假设你有一台打印机，它可以为你打印大量的文件，并且支持各种纸张的样式。现在，你需要让它为你打印大量A4和A3版本的Hello,World。请使用原型模式实现它。
首先我们定义打印机原型：
Printer.java
package com.yeliheng.prototype;
/**
* 打印机原型
*/
public class Printer implements Cloneable {
private String paperType; //纸张类型
private String content; //打印内容
public Printer(String paperType, String content) {
this.paperType = paperType;
this.content = content;
System.out.println("打印机准备就绪！");
}
public String getPaperType() {
return paperType;
}
public void setPaperType(String paperType) {
this.paperType = paperType;
}
public String getContent() {
return content;
}
public void setContent(String content) {
this.content = content;
}
public void display() {
System.out.println(" 纸张类型: " + paperType + " \n 打印内容: " + content);
}
@Override
public Printer clone() {
try {
return (Printer) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new AssertionError();
}
}
}
Printer原型的实现代码很简单，我们具体来关注对Cloneable接口的实现。在Printer类中，我们实现了java.lang包提供的Cloneable接口，并重写了clone()方法，在clone()方法内，我们试图捕获CloneNotSupportedException异常。这是因为我们必须保证被复制的对象必须实现java.lang.Clonable接口，否则对象将无法被克隆。细心的你可能会发现Cloneable接口中并没有clone()方法的相关定义。这是因为clone()方法被定义在java.lang.Object中，而Object类是所有Java类的父类。因此所有Java类都继承了clone()方法。像Cloneable接口很容易让人误认为Cloneable接口中声明了clone()方法，其实这是错误的。Clone接口中什么都没有，它只是起到告诉程序可以调用clone方法的作用。
写完了打印机原型，我们现在就开始让它工作，让它为我们复制出不同纸张类型的Hello,World。
Main.java
package com.yeliheng.prototype;
/**
* 原型模式
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Printer obj1 = new Printer("A4","Hello,World");
obj1.display();
Printer obj2 = (Printer) obj1.clone(); //克隆！
obj2.setPaperType("A3");
obj2.display();
}
}
我们先用传统的方式实例化了Printer类，让它打印一张A4的Hello,World。然后我们用克隆的方式：obj1.clone()，让它打印出一张A3的相同内容的纸。最后的输出结果如下：
这时，我们就实现了一个原型模式。本例中的克隆方式称为浅克隆。
请注意：Cloneable接口破坏了单例模式，如果是单例类，又实现了Cloneable接口，那么该类就可以调用clone方法创建另外的实例，因此破坏了单例模式。
浅克隆
浅克隆：创建一个新对象，新对象的属性和原来对象完全相同，对于非基本类型，浅克隆只会将实例的引用复制。例如，当字段中保存的是数组时，如果使用clone()方法进行克隆，则只会将数组的引用复制，并不会复制数组内的元素。浅克隆默认使用super.clone()来实现。
深克隆
深克隆：创建一个新的对象，属性中引用的其他对象也将被克隆，不再指向原对象地址，即在内存中开辟新的空间。
如果你需要更复杂的功能，例如复制所有非基本类型的引用和值，则需要以下步骤：
- 创建实例对象：通过clone()方法创建原型类的实例，这个步骤与浅克隆相同。
- 克隆引用的成员：调用原型类对象成员的clone()方法，创建新的成员对象，将新的成员对象赋值给克隆出的原型模式的对象。（类似于递归调用）
- 返回新对象：返回clone()创建的原型对象。
思考：你可以尝试着实现一个包含数组对象的深克隆。
总结
本文仅举一个简单的例子展现原型模式，在实际开发中，原型模式需要根据具体情况决定是否使用，例如上文描述的几种应用场景。熟练掌握原型模式，在后面需要与其他设计模式一起使用时，你就能够轻松驾驭。
