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原型模式

模式介绍

原型模式是一个创建型的模式。多用于创建复杂的或者构造耗时的实例，因为这种情况下，复制一个已经存在的实例，可使程序运行更高效。

模式定义

用原型实例指定创建对象的种类，并通过复制这些原型创建新的对象。

使用场景

1. 类初始化需要消耗非常多的资源

2. 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

3. 一个对象需要提供给其它对象访问，而且各个调用者可能都需要修改值

通过实现Cloneable接口的原型模式在调用clone函数构造实例时，并不一定比通过new操作速度快，只有当通过new构造函数对象较为耗时或成本较高时，通过clone方法才能够获得效率上的提升。

简单实现

以简单的文档拷贝为例演示简单的原型模式。

先来演示浅拷贝

文档定义

public class Document implements Cloneable {

	private String mText;
	private ArrayList<String> mImages = new ArrayList<>();

	public String getmText() {
		return mText;
	}

	public void setmText(String mText) {
		this.mText = mText;
	}

	public List<String> getmImages() {
		return mImages;
	}

	public void addImage(String image) {
		mImages.add(image);
	}

	public void showDocument() {
		System.out.println(this);
	}

	@Override
	protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
		Document doc = (Document) super.clone();
		doc.mText = this.mText;
		doc.mImages = this.mImages;
		return doc;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "Document [mText=" + mText + ", mImages=" + mImages + "]";
	}

}

调用

public static void main(String[] args) {
		Document doc1 = new Document();
		doc1.setmText("文档1");
		doc1.addImage("图片1");
		doc1.showDocument();
		Document doc2;
		try {
			doc2 = (Document) doc1.clone();
			doc2.setmText("文档2");
			doc2.addImage("图片2");
			doc2.showDocument();
			doc.showDocument();
		} catch (CloneNotSupportedException e) {
			e.printStackTrace();
		}

	}

创建文档1，然后显示文档1的内容。然后拷贝了文档1，修改了文档1的内容，然后依次显示文档2，文档1

输出结果

Document [mText=文档1, mImages=[图片1]]
Document [mText=文档2, mImages=[图片1, 图片2]]
Document [mText=文档1, mImages=[图片1, 图片2]]

可以看到,修改拷贝后的文档2的Text，文档1没有受影响，但是修改文档2的Images，文档1也被修改了。

下面演示深拷贝

只需要修改clone方法

@SuppressWarnings("unchecked")
	@Override
	protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
		Document doc = (Document) super.clone();
		doc.mText = this.mText;
		//doc.mImages = this.mImages;
		doc.mImages = (ArrayList<String>) this.mImages.clone();
		return doc;
	}

再次运行后的输出结果：

Document [mText=文档1, mImages=[图片1]]
Document [mText=文档2, mImages=[图片1, 图片2]]
Document [mText=文档1, mImages=[图片1]]

修改文档2的Images并没有影响到文档1。

小结

原型模式本质上就是对象拷贝，容易出现的问题是深拷贝、浅拷贝。使用原型模式可以解决构建复杂对象的资源消耗问题，能够在某些场景下提升创建对象的效率。还有一个重要用途是保护性拷贝，也就是某个对象对外可能是只读的，为了防止外部对这个只读对象修改，可以通过返回一个对象拷贝的形式来实现只读的限制。