【设计模式】原型模式详解

概述

用一个已经创建的实例作为原型，通过复制该原型对象来创建一个和原型对象相同的新对象

结构

• 抽象原型类：规定了具体原型对象必须实现的clone()方法
• 具体原型类：实现抽象原型类的clone()方法，它是可以被复制的对象。
• 访问类：使用原型类中的clone()方法来复制新的对象

分类

• 浅克隆（也就是浅拷贝）：创建一个新的对象，新对象的属性和原来对象完全相同，对于非基本类型属性，仍指向原油属性所指向的内存地址。（原型模式）
• 深克隆（也就是深拷贝）：创建一个新对象，属性引用的其他对象也会被克隆，不再指向原有对象地址。 （扩展）

Java中的Object类中提供了clone()方法来实现浅克隆。Cloneable是实现浅克隆的接口

使用场景

• 对象的创建非常复杂，可以使用原型模式快捷的创建对象。
• 性能的安全要求比较高。

深克隆

需要用序列化和反序列化来操作

import java.util.ArrayList;class Person implements Cloneable {private String name;private ArrayList<String> hobbies;public Person(String name) {this.name = name;this.hobbies = new ArrayList<>();}public void addHobby(String hobby) {this.hobbies.add(hobby);}public String getName() {return this.name;}// 新增深复制getHobbies方法public ArrayList<String> getDeepCopyOfHobbies() {return new ArrayList<>(this.hobbies);}// 重写clone方法以实现深复制@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {Person clonedPerson = (Person) super.clone();// 对引用类型的hobbies进行深复制clonedPerson.hobbies = new ArrayList<>(this.hobbies);return clonedPerson;}public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Person person1 = new Person("Alice");person1.addHobby("Reading");// 使用clone方法创建深复制对象Person person2 = (Person) person1.clone();person2.getName();  // 输出"Alice"person2.getHobbies().add("Swimming");  // 修改person2的爱好// 由于进行了深复制，所以person1和person2的hobbies引用不同的对象System.out.println(person1.getHobbies());  // 输出[Reading]System.out.println(person2.getHobbies());  // 输出[Reading, Swimming]}
}

以上代码展示了Java中实现原型模式的基本结构。通过clone()方法，我们可以创建一个与原始对象具有相同状态的新对象，这在某些场景下可以显著提高对象创建的效率，尤其是当初始化成本较高的时候。注意这里的clone()方法使用了序列化的方式来实现深复制，确保复制出的对象与原对象内容相同但内存空间独立。