原型模式（创建复杂实例）

源码地址	https://github.com/DingMouRen/DesignPattern

原型模式.png

• Prototype 抽象原型类 声明一个克隆自身的接口
• ConcreteProtype 具体的原型类，实现一个克隆自身的操作

定义

原型模式用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象

使用场景

• 类初始化需要消耗非常多的资源，包含数据、硬件资源等，通过原型拷贝避免这些消耗
• 通过new创建一个对象，需要繁杂的数据准备或者访问权限等，这里可以使用原型模式
• 一个对象需要提供给其他对象访问，各个调用者都有可能修改其值，可以使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用，保护性拷贝。

协作

客户端请求一个原型克隆自身。

举个栗子

以文档的拷贝为例，文档中含有文本和图片。为了安全，我们需要将原来的文档拷贝一份副本，在副本上进行修改。

浅拷贝

浅拷贝是副本文档的字段引用原始文档字段的结果。Cloneable是标识性接口。注意：通过clone拷贝对象时，并不会执行构造函数。浅拷贝会有一个问题，就是下面添加图片的时候，原型文档也发生了变化。这是因为操作的images是同一个对象，通过深拷贝就可以避免这个问题。

//Cloneable代表Prototype，WordDocument代表ConcretePrototype
public class WordDocument implements Cloneable {
    //文本
    private String text;
    //图片列表
    private ArrayList images = new ArrayList<>();

    @Override
    protected Object clone()  {
        try {
            WordDocument document = (WordDocument) super.clone();
            document.text = this.text;
            document.images = this.images;
            return document;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    //打印文档内容
    public void showDocument(){
        System.out.println("-------- 文档内容： --------");
        System.out.println("Text:"+text);
        System.out.print("Images:");
        for (String imgName : images){
            System.out.print(imgName+",");
        }
        System.out.println();
    }

    public String getText() {
        return text;
    }

    public void setText(String text) {
        this.text = text;
    }

    public ArrayList getImages() {
        return images;
    }

    public void addImage(String img) {
        this.images.add(img);
    }
}

    public static void main(String[] args) {
        //构建文档对象
        WordDocument originDoc = new WordDocument();
        //编辑文档，添加图片
        originDoc.setText("文本1");
        originDoc.addImage("图片1");
        originDoc.addImage("图片2");
        originDoc.addImage("图片3");
        originDoc.addImage("图片4");
        //以原型文档为原型，拷贝一份副本
        WordDocument doc2 = (WordDocument) originDoc.clone();
        doc2.showDocument();
        //修改文档副本，不会影响原始文档
        doc2.setText("我修改了文本呢");
        doc2.addImage("新图片");
        doc2.showDocument();

        //原型文档
        originDoc.showDocument();

    }

深拷贝

//Cloneable代表Prototype，WordDocument代表ConcretePrototype
public class WordDocument implements Cloneable {
    //文本
    private String text;
    //图片列表
    private ArrayList images = new ArrayList<>();

    @Override
    protected Object clone()  {
        try {
            WordDocument document = (WordDocument) super.clone();
            document.text = this.text;
            //对图片images对象也调用clone()函数，进行深拷贝
            document.images = (ArrayList) this.images.clone();
            return document;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    //打印文档内容
    public void showDocument(){
        System.out.println("-------- 文档内容： --------");
        System.out.println("Text:"+text);
        System.out.print("Images:");
        for (String imgName : images){
            System.out.print(imgName+",");
        }
        System.out.println();
    }

    public String getText() {
        return text;
    }

    public void setText(String text) {
        this.text = text;
    }

    public ArrayList getImages() {
        return images;
    }

    public void addImage(String img) {
        this.images.add(img);
    }
}

    public static void main(String[] args) {
        //构建文档对象
        WordDocument originDoc = new WordDocument();
        //编辑文档，添加图片
        originDoc.setText("文本1");
        originDoc.addImage("图片1");
        originDoc.addImage("图片2");
        originDoc.addImage("图片3");
        originDoc.addImage("图片4");
        //以原型文档为原型，拷贝一份副本
       WordDocument doc2 = (WordDocument) originDoc.clone();
        doc2.showDocument();
        //修改文档副本，不会影响原始文档
        doc2.setText("我修改了文本呢");
        doc2.addImage("新图片");
        doc2.showDocument();

        //原型文档
        originDoc.showDocument();

    }

总结

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高创建对象的效率，同时也可以保护原型文件，也就是保护性拷贝，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进行修改。
优点：

原型模式是在内存中二进制流的拷贝，比new性能要好，特别是在循环体内创建大量对象时。
缺点：

因为是在内存中拷贝，所以构造函数式不会执行的。所以实际应用时一定要注意这个问题。