原型模式

1. 原型模式简介

       原型模式属于创建型模式，其主要作用就是用一个对象创建出新的对象，既简化了对象的创建过程，又对外隐藏创建细节。通常我们会使用new关键字来创建对象，但是当对象构造方法接受大量参数，或者需要设置大量字段时，代码就会显得冗长。这时大家可能会想到使用工厂模式将对象的创建与使用分离，但是工厂模式会造成类膨胀，当产品比较多时，会导致项目中充斥着大量的产品类和工厂类。原型模式给我们指出另一条路，即克隆，复制一个一模一样的自己，从而达到创建新对象的目的。

       在java中，一切类都是Object类的子类型，Object类为我们提供了clone()方法，因此，当我们需要克隆一个实例时，直接调用clone()方法就行了。但是clone()方法有几个限制：

       ①调用clone()方法的对象需要实现Cloneable接口。Cloneable只是一个符号接口，本身不包含任何方法声明，它的作用仅仅是说明实现这个接口的类能够使用clone()方法。

       ②clone()只能实现浅拷贝，不能实现深拷贝。浅拷贝是只对基本数据类型进行复制，而对于包含引用的对象进行拷贝时，则只是将引用复制一份，复制出来的引用于原对象的引用指向的是同一个内存地址。实现深拷贝有几种方式，一是实现Serializable接口；二是覆盖clone()方法，但是当类包含的引用类型较多时，会写很多额外的代码；参考Java深拷贝与序列化。

2. 案例场景

       下面，我们通过一个例子来了解原型模式的使用。

       现在大多数看书软件都有借书或买书的功能，每借一本（或买一本），就相当于把原书复制了一份。首先，定义一个通用的Book接口：

public interface Book {
  String getName();
  Book rentBook();
}

       定义小说和传记两个子类：

// 小说
public class Novel implements Book, Cloneable{
  private String name;

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

  @Override
  public String getName() {
    return this.name;
  }

  @Override
  public Book rentBook() {
    try {
      return (Book)this.clone();
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
      System.out.println("err");
      return null;
    }
  }
}

// 传记
public class Biography implements Book, Cloneable{
  private String name;

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

  @Override
  public String getName() {
    return this.name;
  }

  @Override
  public Book rentBook() {
    try {
      return (Book)this.clone();
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
      return null;
    }
  }
}

       现在来测试一下：

public class PrototypeTest {
  public static void main(String[] args) {
    Book novel = new Novel("小说");
    Book novel1 = novel.rentBook();
    System.out.println(novel1.getName());
    Book biography = new Biography("传记");
    Book biography1 = biography.rentBook();
    System.out.println(biography1.getName());
  }
}

       输出为：

小说
传记

       通过clone()方法，我们成功地获得了原对象的一份拷贝。

3. 原型定义与类图

       Gof四人组对原型模式的定义是：

使用原型实例指定待创建的类型，并且通过复制这个原型来创建新的对象。

这里复制的关键就是类似clone()的方法。

       从上面代码中，我们可以总结出原型模式的类图结构：

 

 4. 参考文献

<<大话设计模式>>