介绍
原型模式是一个创建型模式，该模式有一个样板实例，用户从这个对象中复制出一个内部属性一致的对象。多用于创建复杂的或者构造耗时的实例。因为在这种情况下，复制一个已经存在的实例可使程序运行更加高效。
定义
用原型实例制定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。
使用的场景
- 类初始化需要消耗非常多的资源，包括数据、硬件资源等，通过原型拷贝避免一些消耗。
- 通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据或访问权限。
- 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，可以考虑用原型模式拷贝多个对象供调用者使用，即保护性拷贝。
简单实现
现有文档对象，包含文字和图片列表。现在用户需要对文档进行编辑，但是无法确定编辑后的文档是否采用，此时可以将原始文档拷贝一份，然后在副本上进行修改。
/**
* Created by Bowen on 2016-04-23.
*/
public class Doc implements Cloneable {
private String mText;
private ArrayList<String> mImages = new ArrayList<>();
public Doc() {
}
public Doc(String mText, ArrayList<String> mImages) {
this.mText = mText;
this.mImages = mImages;
}
public void addImage(String image){
mImages.add(image);
}
public String getmText() {
return mText;
}
public void setmText(String mText) {
this.mText = mText;
}
public ArrayList<String> getmImages() {
return mImages;
}
public void setmImages(ArrayList<String> mImages) {
this.mImages = mImages;
}
public void show(){
System.out.println("Text的内容: "+mText);
int size = mImages.size();
for (int i = 0; i < size; i++) {
System.out.println("Image的内容: "+mImages.get(i));
}
System.out.println("==========================");
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Doc doc = (Doc) super.clone();
doc.mImages = mImages;
doc.mText = this.mText;
return doc;
}
}
我们来看客户端使用：
/**
* Created by Bowen on 2016-04-23.
*/
public class Test {
public static void main(String[] args){
Doc originDoc = new Doc();
originDoc.addImage("test1");
originDoc.setmText("文字1");
originDoc.show();
try {
Doc newDoc = (Doc) originDoc.clone();
newDoc.setmText("文字2");
newDoc.show();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
originDoc.show();
}
}
以下是输出结果：
Text的内容: 文字1
Image的内容: test1
==========================
Text的内容: 文字2
Image的内容: test1
==========================
Text的内容: 文字1
Image的内容: test1
==========================
可以看到newDoc克隆后修改了Text字段，能正确的显示，而且并没有影响originDoc的文本内容。
深拷贝 浅拷贝
上述的原型模式知识一个浅拷贝，也成为影子拷贝。实际上，newDoc并不是将原始文档的所有字段都重新构造了一份，而是引用了originDoc的字段。
A引用B，说明AB两个对象指向同一个地址，当修改A时，B也会变，修改B同理。修改客户端代码：
/**
* Created by Bowen on 2016-04-23.
*/
public class Test {
public static void main(String[] args){
Doc originDoc = new Doc();
originDoc.addImage("test1");
originDoc.setmText("文字1");
originDoc.show();
try {
Doc newDoc = (Doc) originDoc.clone();
newDoc.setmText("文字2");
newDoc.addImage("test2");
newDoc.show();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
originDoc.show();
}
}
在newDoc中添加衣服图片。结果显示：
Text的内容: 文字1
Image的内容: test1
==========================
Text的内容: 文字2
Image的内容: test1
Image的内容: test2
==========================
Text的内容: 文字1
Image的内容: test1
Image的内容: test2
==========================
可以看到，我们在newDoc中添加的图片，同样出现在了originDoc中。这是因为上文Doc中clone方法知识简单的进行浅拷贝，引用类型的新对象newDoc的mImages只是指向了originDoc.mImages引用，并没有重新构造一个Images对象，所以当我们在newDoc中添加图片时，导致了originDoc的mImages与originDoc中的是同一个对象，因此，修改任意一个，另一个文档也会受到影响。
解决问题就是采用深拷贝，再拷贝对象时，对于引用型的字段也要采用拷贝的形式，而不是单纯的引用形式，修改clone方法：
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Doc doc = (Doc) super.clone();
doc.mImages = (ArrayList<String>) this.mImages.clone();
doc.mText = this.mText;
return doc;
}
再次运行，结果如下：
Text的内容: 文字1
Image的内容: test1
==========================
Text的内容: 文字2
Image的内容: test1
Image的内容: test2
==========================
Text的内容: 文字1
Image的内容: test1
==========================
满足预期结果。
总结
原型模式本质上是对象拷贝，与C++中的拷贝构造函数有些类似。使用原型模式可以
- 解决构造复杂对象的资源消耗问题，能够在某些场景提升创建对象的效率。
- 保护性拷贝，是某个对象对外是只读的，通常可以通过返回一个对象拷贝的形式实现只读的限制。
- 优点
- 原型模式是在内存中二进制流的拷贝，比直接new一个对象性能好很多，特别是要在循环体内产生大量对象时，原始模式可以更好的体现其优点。
- 缺点
- 在内存中拷贝，构造函数时不会执行的。
