Java设计模式之原型（Prototype）模式

原型（Prototype）设计模式通过复制现有对象来实现对象创建，而不是使用构造函数进行对象创建。

什么是原型模式

原型设计模式是通过复制现有对象来创建新的对象。原型模式在具体实现时，需要实现Cloneable接口，并重写clone()方法。这种方法在某些场景下可以提高对象的创建效率，同时又能实现高度的灵活性。

原型模式的使用场景

当对象的创建过程比较耗时或者复杂，并且新的对象要与原有对象共享大部分相同的属性时，就可以考虑使用原型模式。例如，对于某些不同的布局设计，每次都需要从头开始构建布局是非常耗时和复杂的，此时就可以使用原型模式，首先构建一个开发好的样板对象，然后通过复制这个样板对象来实现新的布局创建工作，从而大大提高代码效率。

原型模式的代码示例

Java中实现原型模式需要借助Java提供的clone()方法。由于Object类中的clone()方法是一个 protected 方法，因此需要实现Cloneable接口并重写clone()方法，从而使该方法变为 public 类型方法。

// 定义具体原型类
class ConcretePrototype implements Cloneable{
    private String name;

    public ConcretePrototype(String name) {
        this.name = name;
    }

    // 实现克隆方法
    public ConcretePrototype clone() throws CloneNotSupportedException{
        // 调用父类的clone方法即可实现对象的克隆
        return (ConcretePrototype)super.clone();
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

// 定义客户端类，进行测试
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        ConcretePrototype prototype = new ConcretePrototype("prototype pattern example");

        // 根据原型对象创建新的对象
        ConcretePrototype cloneObject = prototype.clone();

        // 输出新创建对象的数据
        System.out.println(cloneObject.getName());
    }
}

输出结果如下：

prototype pattern example

原型模式的实际使用

1. Java中的Cloneable接口和clone()方法：在Java中，原型模式的核心就是利用Cloneable接口和clone()方法，实现对象的克隆。

2. Spring框架中的Bean Factory：在Spring框架中，BeanFactory利用了原型模式，将创建Bean的任务委托给Bean Factory，并通过创建对象的原型来创建出新的对象，这些新的对象与原来的对象完全独立。

3. Tomcat中的Session Replication：Tomcat作为Java Web应用程序的容器，使用原型模式实现Session的复制（Session Replication）。

4. JPA和Hibernate中的Entity对象：JPA和Hibernate是Java的ORM（Object-relational mapping）框架，它们使用原型模式来创建数据对象，在实现对象之间的关系时，使用了原型模式中的“浅复制”和“深复制”来实现不同层次的复制。

总结

原型设计模式是一种高效的对象创建方式，它在某些场景下能够提高代码效率，并且可扩展性很高。它通过与现有对象的复制来创建新的对象，从而在不使用构造函数的情况下进行对象的创建，同时也能够实现大部分属性的共享。在JavaScript中，每个对象都是引用类型，因此原型模式能够完美地体现在其中。由于JavaScript中的引用类型没有与Java中的对象创建方式完全相同的概念，因此在JavaScript中，使用原型模式创建对象是很常见的。

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