原型模式

为什么要使用原型模式

不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态。适用于当创建对象的成本较高时，如需进行复杂的数据库操作或复杂计算才能获得初始数据。

优点是可以隐藏对象创建的细节，减少重复的初始化代码；可以在运行时动态地增加和删除产品。

什么是原型模式

原型模式（Prototype），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

"原型模式其实就是从一个对象再创建另外一个可定制的对象，而且不需要知道任何创建的细节。

组成

1. Prototype（原型）:
   • 定义一个包含克隆自身的方法的接口。在 Java 中，可以通过实现 Cloneable 接口来达到这个目的。
2. Concrete Prototype（具体原型）:
   • 实现或继承原型接口，并重写克隆方法。
3. Client（客户端）:
   • 创建一个新对象，通过复制原型实例来完成。

怎么使用

Java实现原型模式的步骤：

1. 创建原型接口:
   • 在 Java 中，通常使用 Cloneable 接口作为原型。
2. 实现具体的原型类:
   • 创建类，实现 Cloneable 接口。
   • 重写 clone() 方法，根据需要进行深拷贝或浅拷贝。
3. 在客户端代码中复制对象:
   • 使用原型实例的 clone() 方法来获取对象的副本。

什么时候使用

一般在初始化的信息不发生变化的情况下，克隆是最好的办法。这既隐藏了对象创建的细节，又对性能是大大的提高，

浅拷贝和深拷贝

• 浅复制，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都仍然指向原来的对象。
• 深复制，把引用对象的变量指向复制过的新对象，而不是原有的被引用的对象

浅拷贝

public class ShallowCopyExample implements Cloneable {
    private int[] data;

    public ShallowCopyExample() {
        data = new int[10];
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            data[i] = i;
        }
    }

    public void setData(int index, int value) {
        data[index] = value;
    }

    public int[] getData() {
        return data;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    public static void main(String[] args) {
        ShallowCopyExample e1 = new ShallowCopyExample();
        ShallowCopyExample e2 = null;

        try {
            e2 = (ShallowCopyExample) e1.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        e1.setData(0, 999);
        int[] e2Data = e2.getData();
        System.out.println("Shallow Copy Example: " + e2Data[0]); // 输出 999，因为是浅拷贝
    }
}

深拷贝

和上面浅拷贝不同的是重写 clone() 方法，在其中不仅调用 super.clone()，还要为所有的对象成员变量创建新的实例。

public class DeepCopyExample implements Cloneable {
    private int[] data;

    public DeepCopyExample() {
        data = new int[10];
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            data[i] = i;
        }
    }

    public void setData(int index, int value) {
        data[index] = value;
    }

    public int[] getData() {
        return data;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        DeepCopyExample copy = (DeepCopyExample) super.clone();
        copy.data = data.clone(); // 复制数组，而不是引用
        return copy;
    }

    public static void main(String[] args) {
        DeepCopyExample e1 = new DeepCopyExample();
        DeepCopyExample e2 = null;

        try {
            e2 = (DeepCopyExample) e1.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        e1.setData(0, 999);
        int[] e2Data = e2.getData();
        System.out.println("Deep Copy Example: " + e2Data[0]); // 输出 0，因为是深拷贝
    }
}