设计模式之原型模式

原型模式，即Prototype，是指创建新对象的时候，根据现有的一个原型来创建。

1. 原型模式

原型模式（Prototype）比较类似于复制粘贴的思想，它可以首先创建一个实例，然后通过这个实例进行新对象的创建。在 Java 中，最典型的就是 Object 类的 clone 方法。

但编码中这个方法很少用，我们在代理模式提到的 prototype，并不是通过 clone 实现的，而是使用了更复杂的反射技术。

一个比较重要的原因就是 clone 如果只拷贝当前层次的对象，实现的只是浅拷贝。在现实情况下，对象往往会非常复杂，想要实现深拷贝的话，需要在 clone 方法里做大量的编码，远远不如调用 new 方法方便。

实现深拷贝，还有序列化等手段，比如实现 Serializable 接口，或者把对象转化成 JSON。

所以，在现实情况下，原型模式变成了一种思想，而不是加快对象创建速度的工具。

使用的时候，因为clone()的方法签名是定义在Object中，返回类型也是Object，所以要强制转型，比较麻烦：

Student student = new Student();
student.setName("li");
Student student2 = (Student)student.clone();

System.out.print(student==student2); //  false

实际上，使用原型模式更好的方式是定义一个copy()方法，返回明确的类型：

public class Student {
    private int id;
    private String name;
    private int score;

    public Student copy() {
        Student std = new Student();
        std.id = this.id;
        std.name = this.name;
        std.score = this.score;
        return std;
    }
}

原型模式应用不是很广泛，因为很多实例会持有类似文件、Socket这样的资源，而这些资源是无法复制给另一个对象共享的，只有存储简单类型的“值”对象可以复制。

2. Java中的浅拷贝和深拷贝

2.1 引用拷贝

创建一个指向对象的引用变量的拷贝。

Teacher teacher = new Teacher("Taylor",26);
Teacher otherteacher = teacher;
System.out.println(teacher);
System.out.println(otherteacher);

结果：
blog.Teacher@355da254
blog.Teacher@355da254

结果分析：由输出结果可以看出，它们的地址值是相同的，那么它们肯定是同一个对象。teacher和otherteacher的只是引用而已，他们都指向了一个相同的对象Teacher(“Taylor”,26)。这就叫做引用拷贝。

2.2 对象拷贝

创建对象本身的一个副本。

Teacher teacher = new Teacher("Swift",26);
Teacher otherteacher = (Teacher)teacher.clone();
System.out.println(teacher);
System.out.println(otherteacher);

结果
blog.Teacher@355da254
blog.Teacher@4dc63996

结果分析：由输出结果可以看出，它们的地址是不同的，也就是说创建了新的对象，而不是把原对象的地址赋给了一个新的引用变量,这就叫做对象拷贝。

深拷贝和浅拷贝都是对象拷贝

2.3 浅拷贝

被复制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仍然指向原来的对象。即对象的浅拷贝会对“主”对象进行拷贝，但不会复制主对象里面的对象。"里面的对象“会在原来的对象和它的副本之间共享。

简而言之，浅拷贝仅仅复制所考虑的对象，而不复制它所引用的对象。

2.4 深拷贝

深拷贝是一个整个独立的对象拷贝，深拷贝会拷贝所有的属性,并拷贝属性指向的动态分配的内存。当对象和它所引用的对象一起拷贝时即发生深拷贝。深拷贝相比于浅拷贝速度较慢并且花销较大。

简而言之，深拷贝把要复制的对象所引用的对象都复制了一遍。

2.5 通过序列化进行深拷贝

public Object deepClone() throws Exception {
        // 序列化
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);

        oos.writeObject(this);

        // 反序列化
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);

        return ois.readObject();
    }