创建型模式之原型模式

定义

用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。

类图如下：

原型模式涉及3个角色。

客户（Client）角色：该角色提出创建对象的请求。
抽象原型（Prototype）角色：该角色是一个抽象角色，通常由一个Java接口或抽象类实现，给出所有的具体原型类所需要的接口。
具体原型（Concrete Prototype）角色：该角色是被复制的对象，必须实现抽象原型接口。

Java中内置了克隆机制，Object类具有一个clone()方法，能够实现对象的克隆，使一个类支持克隆需要以下两步。

实现Cloneable接口；
覆盖Object的clone()方法，完成对象的克隆操作，通常只需要调用Object的clone方法即可。为了使外部能够调用此类的clone()方法，可以将可访问性修改为public。代码如下。

Prototype.java

public interface Prototype extends Cloneable {
    // 克隆方法
    Prototype clone();
}

具体原型ConcretePrototype实现clone()方法，代码如下。

ConcretePrototype.java

public class ConcretePrototype implements Prototype {
    @Override
    public Prototype clone() {
        try {
            return (Prototype) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

客户类Client的代码如下：

Client.java

public class Client {
    public void operation(Prototype example) {
        // 得到example副本
        Prototype p = example.clone();
    }
}

优点

性能优良：原型模式是对内存二进制流的复制，要比直接new一个对象性能好，特别是在一个循环体内产生大量的对象时，原型模式可以更好地体现其优点。
逃避构造函数的约束：这既是优点也是缺点，直接在内存中复制，构造函数是不会执行的，因此减少了约束，需要在实际应用时进行权衡考虑。

使用场景

资源优化场景，类初始化需要消耗非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。
性能和安全要求的场景。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，可以使用原型模式。
一个对象多个修改者的场景，一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式复制多个对象供调用者使用。

在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过clone方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。

设计模式Java版.电子工业出版社 p₆₅