源代码：https://gitee.com/AgentXiao/PrototypePattern

一、原理

1、如果通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。
2、java中的克隆技术，以某个对象为原型，复制出新的对象，新的对象具备原型对象的特点
3、优势：效率高(直接克隆，避免了重新执行构造过程步骤) 。
4、克隆类似于new，但是不同于new。new创建新的对象属性采用的是默认值。克隆出的对象的属性值完全和原型对象相同，并且克隆出的新对象改变不会影响原型对象。

二、实现（浅克隆）

需要背克隆的类需要实现Cloneable接口并重写clone方法

/**
 * @ClassName Sheep
 * @Description 原型羊
 * @Author xwd
 * @Date 2018/10/18 16:50
 */
public class Sheep implements Cloneable{
    private String name;//名字
    private Date birthday;//生日

    public Sheep() {
    }

    public Sheep(String name, Date birthday) {
        this.name = name;
        this.birthday = birthday;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object obj = super.clone();
        return obj;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Date getBirthday() {
        return birthday;
    }

    public void setBirthday(Date birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }
}

浅克隆分析
被复制的对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用都仍然指向原来的对象。也就是说name和birthday具有相同的值和引用。这就导致一个问题，一旦该引用改变了，克隆的对象也会变化。

浅克隆

/**
 * @ClassName Client
 * @Description 测试浅克隆
 * @Author xwd
 * @Date 2018/10/18 16:53
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        String name = "多利";
        Date date = new Date(5656565L);

        Sheep sheep_1 = new Sheep(name,date);
        System.out.println("原型对象："+sheep_1);
        System.out.println("原型对象的生日："+sheep_1.getBirthday());
        System.out.println("原型对象的名字："+sheep_1.getName());

        Sheep sheep_2 = (Sheep) sheep_1.clone();
        System.out.println("克隆对象："+sheep_2);
        System.out.println("克隆对象的生日："+sheep_2.getBirthday());
        System.out.println("克隆对象的名字："+sheep_2.getName());

        date.setTime(45456464l);//改变引用的值，如果是同一个引用，两者应该一起变化
        System.out.println("原型对象的生日："+sheep_1.getBirthday());
        System.out.println("克隆对象的生日："+sheep_2.getBirthday());
    }
}

控制台输出的信息为：

浅克隆输出

由此可见确实是同一引用。

三、深克隆的实现

深克隆原理

方法1：要实现深克隆，我们需要把属性也克隆了。

@Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object obj = super.clone();

        //将属性也进行克隆实现深克隆
        Sheep2 s = (Sheep2) obj;
        s.birthday = (Date) this.birthday.clone();

        return obj;
    }

在允许上面的client时，控制台输出：

深克隆

方法二：使用序列化和反序列化实现深克隆
前提是Sheep类是实现Serializable接口。

/**
 * @ClassName TestDeepClone
 * @Description 使用序列化和反序列化实现深克隆
 * @Author xwd
 * @Date 2018/10/18 21:41
 */
public class TestDeepClone {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        String name = "多利";
        Date date = new Date(5656565L);

        Sheep sheep_1 = new Sheep(name,date);
        System.out.println("原型对象："+sheep_1);
        System.out.println("原型对象的生日："+sheep_1.getBirthday());
        System.out.println("原型对象的名字："+sheep_1.getName()+"\r\n");

        //序列化s1
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
        oos.writeObject(sheep_1);
        byte[] s1 = baos.toByteArray();

        //反序列化s1,得到深克隆的对象s2
        ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(s1);
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
        Sheep sheep_2 = (Sheep) ois.readObject();

        System.out.println("通过序列化和反序列化得到的对象："+sheep_2);
        System.out.println("通过序列化和反序列化得到的对象的生日："+sheep_2.getBirthday());
        System.out.println("通过序列化和反序列化得到的对象的名字："+sheep_2.getName()+"\r\n");

        date.setTime(56564654564L);
        System.out.println("原型对象的生日："+sheep_1.getBirthday());
        System.out.println("通过序列化和反序列化得到的对象的生日："+sheep_2.getBirthday());
    }
}

控制台的信息为：

通过序列化和反序列化实现深克隆

四、效率测试

/**
 * @ClassName TestSpeed
 * @Description 效率测试
 * @Author xwd
 * @Date 2018/10/18 21:59
 */
public class TestSpeed {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        buildByNew(1000);
        buildByClone(1000);
    }

    public static void buildByNew(int size){
        long start = System.currentTimeMillis();
        for(int i=0;i<size;i++){
            new Computer();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("通过new方式创建"+size+"个对象耗时："+(end - start));
    }

    public static void buildByClone(int size) throws CloneNotSupportedException {
        Computer computer = new Computer();
        long start = System.currentTimeMillis();
        for(int i=0;i<size;i++){
            computer.clone();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("通过clone方式创建"+size+"个对象耗时："+(end - start));
    }
}

class Computer implements Cloneable{
    public Computer(){
        try {
            Thread.sleep(5);//模拟通过new创建对象时的耗时
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

结果如下（不同电脑不一样）：

效率测试结果

五、开发中的应用场景

原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过clone的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。
• spring中bean的创建实际就是两种：单例模式和原型模式。（当然，原型模式需要和工厂模式搭配起来）

【Java设计模式】创建型模式-原型模式