1、定义
使用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。
原型模式是一种“另类”的创建型模式，创建克隆对象的工厂就是原型类自身，工厂方法由克隆方法来实现。
需要注意的是通过克隆方法所创建的对象是全新的对象，它们在内存中拥有新的地址，通常对克隆所产生的对象进行修改对原型对象不会造成任何影响，每一个克隆对象都是相互独立的。
2、实现
通用实现：
class ConcretePrototype implements Prototype{
private String attr; //成员属性
public void setAttr(String attr)
{
this.attr = attr;
}
public String getAttr()
{
return this.attr;
}
public Prototype clone() //克隆方法
{
Prototype prototype = new ConcretePrototype(); //创建新对象
prototype.setAttr(this.attr);
return prototype;
}
}
java的clone()方法
class ConcretePrototype implements Cloneable
{
……
public Prototype clone(){
Object object = null;
try {
object = super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException exception) {
System.err.println("Not support cloneable");
}
return (Prototype )object;
}
……
}
(1) 对任何对象x，都有x.clone() != x，即克隆对象与原型对象不是同一个对象；
(2) 对任何对象x，都有x.clone().getClass() == x.getClass()，即克隆对象与原型对象的类型一样；
(3) 如果对象x的equals()方法定义恰当，那么x.clone().equals(x)应该成立。
Object类的clone()方法：
(1) 在派生类中覆盖基类的clone()方法，并声明为public；
(2) 在派生类的clone()方法中，调用super.clone()； //不能是this.clone()，会发生死循环。
(3)派生类需实现Cloneable接口。
3、深克隆和浅克隆
主要区别在于是否支持引用类型成员变量的复制。
java语言中，覆盖Object类的clone()方法实现浅克隆：原型对象的成员变量是值类型，将复制一份给克隆对象，如果是引用类型，则将引用对象的地址复制一份给克隆对象，引用类型的成员对象并没有复制。
深克隆中，将原型对象的所有引用对象也复制一份给克隆对象。
java语言中通过序列化等方式来实现，对象必须实现Serializable接口。将对象写到一个流中，再从流里将其读出来，实现深克隆。
//使用序列化技术实现深克隆
public WeeklyLog deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException, OptionalDataException{
//将对象写入流中
ByteArrayOutputStream bao=new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(bao);
oos.writeObject(this);
//将对象从流中取出
ByteArrayInputStream bis=new ByteArrayInputStream(bao.toByteArray());
ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(bis);
return (WeeklyLog)ois.readObject();
}
4、原型管理器的引入和实现
将多个原型对象存储在一个集合中供客户端使用，它是一个专门负责克隆对象的工厂。
import java.util.*;
//抽象公文接口，也可定义为抽象类，提供clone()方法的实现，将业务方法声明为抽象方法
interface OfficialDocument extends Cloneable{
public OfficialDocument clone();
public void display();
}
//可行性分析报告(Feasibility Analysis Report)类
class FAR implements OfficialDocument{
public OfficialDocument clone() {
OfficialDocument far = null;
try {
far = (OfficialDocument)super.clone();
}
catch(CloneNotSupportedException e) {
System.out.println("不支持复制！");
}
return far;
}
public void display() {
System.out.println("《可行性分析报告》");
}
}
//软件需求规格说明书(Software Requirements Specification)类
class SRS implements OfficialDocument{
public OfficialDocument clone() {
OfficialDocument srs = null;
try{
srs = (OfficialDocument)super.clone();
} catch(CloneNotSupportedException e) {
System.out.println("不支持复制！");
}
return srs;
}
public void display() {
System.out.println("《软件需求规格说明书》");
}
}
//原型管理器（使用饿汉式单例实现）
class PrototypeManager{
//定义一个Hashtable，用于存储原型对象
private Hashtable ht=new Hashtable();
private static PrototypeManager pm = new PrototypeManager();
//为Hashtable增加公文对象
private PrototypeManager() {
//最好是基于配置文件进行初始化
ht.put("far",new FAR());
ht.put("srs",new SRS());
}
//增加新的公文对象
public void addOfficialDocument(String key,OfficialDocument doc{
ht.put(key,doc);
}
//通过浅克隆获取新的公文对象
public OfficialDocument getOfficialDocument(String key) {
return ((OfficialDocument)ht.get(key)).clone();
}
public static PrototypeManager getPrototypeManager() {
return pm;
}
}
客户端：
class Client{
public static void main(String[] args){
PrototypeManager pm = PrototypeManager.getPrototypeManager ();
OfficialDocument doc1,doc2,doc3,doc4;
doc1 = pm.getOfficialDocument("far");
doc1.display();
doc2 = pm.getOfficialDocument("far");
doc2.display();
System.out.println(doc1 == doc2); // false;
doc3 = pm.getOfficialDocument("srs");
doc3.display();
doc4 = pm.getOfficialDocument("srs");
doc4.display();
System.out.println(doc3 == doc4); // false;
}
}
5、总结
优点：
(1) 当创建新的对象实例较为复杂时，使用原型模式可以简化对象的创建过程，通过复制一个已有实例可以提高新实例的创建效率。
(2) 扩展性较好，由于在原型模式中提供了抽象原型类，在客户端可以针对抽象原型类进行编程，而将具体原型类写在配置文件中，增加或减少产品类对原有系统都没有任何影响。
(3) 原型模式提供了简化的创建结构，工厂方法模式常常需要有一个与产品类等级结构相同的工厂等级结构，而原型模式就不需要这样，原型模式中产品的复制是通过封装在原型类中的克隆方法实现的，无须专门的工厂类来创建产品。
(4) 可以使用深克隆的方式保存对象的状态，使用原型模式将对象复制一份并将其状态保存起来，以便在需要的时候使用（如恢复到某一历史状态），可辅助实现撤销操作。
缺点：
(1) 需要为每一个类配备一个克隆方法，而且该克隆方法位于一个类的内部，当对已有的类进行改造时，需要修改源代码，违背了“开闭原则”。
(2) 在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码，而且当对象之间存在多重的嵌套引用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现起来可能会比较麻烦。
适用场景：
(1) 创建新对象成本较大（如初始化需要占用较长的时间，占用太多的CPU资源或网络资源），新的对象可以通过原型模式对已有对象进行复制来获得，如果是相似对象，则可以对其成员变量稍作修改。
(2) 如果系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小，或者对象本身占用内存较少时，可以使用原型模式配合备忘录模式来实现。
(3) 需要避免使用分层次的工厂类来创建分层次的对象，并且类的实例对象只有一个或很少的几个组合状态，通过复制原型对象得到新实例可能比使用构造函数创建一个新实例更加方便。