23種設計模式（5）：原型模式

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定義：用原型執行個體指定建立對象的種類，並通過拷貝這些原型建立新的對象。

類型：建立類模式

類圖：

原型模式主要用於對象的複製，它的核心是就是類圖中的原型類Prototype。Prototype類須要具備下面兩個條件：

• 實現Cloneable介面。在java語言有一個Cloneable介面，它的作用僅僅有一個，就是在執行時通知虛擬機器能夠安全地在實現了此介面的類上使用clone方法。在java虛擬機器中，僅僅有實現了這個介面的類才幹夠被拷貝，否則在執行時會拋出CloneNotSupportedException異常。
• 重寫Object類中的clone方法。Java中，全部類的父類都是Object類，Object類中有一個clone方法，作用是返回對象的一個拷貝，可是其範圍protected類型的，一般的類無法調用，因此，Prototype類須要將clone方法的範圍改動為public類型。

        原型模式是一種比較簡單的模式，也非常easy理解，實現一個介面，重寫一個方法即完畢了原型模式。在實際應用中，原型模式非常少單獨出現。經常與其它模式混用，他的原型類Prototype也經常使用抽象類別來替代。

實現代碼：

class Prototype implements Cloneable {public Prototype clone(){Prototype prototype = null;try{prototype = (Prototype)super.clone();}catch(CloneNotSupportedException e){e.printStackTrace();}return prototype; }}class ConcretePrototype extends Prototype{public void show(){System.out.println("原型模式實作類別");}}public class Client {public static void main(String[] args){ConcretePrototype cp = new ConcretePrototype();for(int i=0; i< 10; i++){ConcretePrototype clonecp = (ConcretePrototype)cp.clone();clonecp.show();}}}

原型模式的長處及適用情境

       使用原型模式建立對象比直接new一個對象在效能上要好的多，由於Object類的clone方法是一個本地方法，它直接操作記憶體中的二進位流，特別是複製大對象時，效能的區別很明顯。

       使用原型模式的還有一個優點是簡化對象的建立，使得建立對象就像我們在編輯文檔時的複製粘貼一樣簡單。

       由於以上長處，所以在須要反覆地建立相似對象時能夠考慮使用原型模式。比方須要在一個迴圈體內建立對象，假如對象建立過程比較複雜或者迴圈次數非常多的話，使用原型模式不但能夠簡化建立過程，並且能夠使系統的總體效能提高非常多。

原型模式的注意事項

• 使用原型模式複製對象不會調用類的構造方法。由於對象的複製是通過調用Object類的clone方法來完畢的，它直接在記憶體中複製資料，因此不會調用到類的構造方法。不但構造方法中的代碼不會運行，甚至連訪問許可權都對原型模式無效。還記得單例模式嗎？單例模式中，僅僅要將構造方法的訪問使用權限設定為private型，就能夠實現單例。可是clone方法直接無視構造方法的許可權，所以，單例模式與原型模式是衝突的，在使用時要特別注意。
• 深拷貝與淺拷貝。Object類的clone方法僅僅會拷貝對象中的主要的資料類型，對於數組、容器物件、引用對象等都不會拷貝，這就是淺拷貝。假設要實現深拷貝，必須將原型模式中的數組、容器物件、引用對象等另行拷貝。比如：

public class Prototype implements Cloneable {private ArrayList list = new ArrayList();public Prototype clone(){Prototype prototype = null;try{prototype = (Prototype)super.clone();prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();}catch(CloneNotSupportedException e){e.printStackTrace();}return prototype; }}

        因為ArrayList不是基本類型，所以成員變數list，不會被拷貝，須要我們自己實現深拷貝，幸運的是java提供的大部分的容器類都實現了Cloneable介面。所以實現深拷貝並非特別困難。

PS：深拷貝與淺拷貝問題中，會發生深拷貝的有java中的8中基本類型以及他們的封裝類型，另外還有String類型。其餘的都是淺拷貝。