概述

类型：创建型

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，即Prototype，是指创建新对象的时候，根据现有的一个原型来创建。

用途：对象的复制
创建重复对象时，对象内容比较复杂，生成过程可能从库或者RPC接口中获取数据的耗时较长，因此采用克隆的方式节省时间。

原型模式有两种表现形式：（1）简单形式、（2）登记形式，这两种表现形式仅仅是原型模式的不同实现。

简单原型涉及到三个角色：

抽象原型(Prototype)角色：
它是声明克隆方法的接口，是所有具体原型类的公共父类，它可以是接口，抽象类甚至是一个具体的实现类。
具体原型（Concrete Prototype）角色：
它实现了抽象原型类中声明的克隆方法，在克隆方法中返回一个自己的克隆对象。
客户(Client)角色：客户类提出创建对象的请求。

Prototype类是核心，必须具备两个条件：

实现Cloneable接口。
在java语言有一个Cloneable接口，它的作用只有一个，就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出CloneNotSupportedException异常。
重写Object类中的clone方法。
Java中，所有类的父类都是Object类，Object类中有一个clone方法，作用是返回对象的一个拷贝，但是其作用域是protected，一般的类无法调用，因此，Prototype类需要将clone方法的作用域修改为public类型。

优点：

性能提高。
使用原型模式创建对象比直接new一个对象在性能上要好的多，因为Object类的clone方法是一个本地方法，它直接操作内存中的二进制流，特别是复制大对象时，性能的差别非常明显。
简化对象的创建
逃避构造函数的约束。

缺点：

必须实现 Cloneable 接口。
配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。

使用场景：

需要重复地创建相似对象时
比如需要在一个循环体内创建对象，假如对象创建过程比较复杂或者循环次数很多的话，使用原型模式不但可以简化创建过程，而且可以使系统的整体性能提高很多。
资源优化场景。
类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。
性能和安全要求的场景。
通过 new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。
一个对象多个修改者的场景。
一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。
在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone 的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。

注意事项：
使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法。
因为对象的复制是通过调用Object类的clone方法来完成的，它直接在内存中复制数据，因此不会调用到类的构造方法。不但构造方法中的代码不会执行，甚至连访问权限都对原型模式无效。
还记得单例模式吗？单例模式中，只要将构造方法的访问权限设置为private型，就可以实现单例。
但是clone方法直接无视构造方法的权限，所以，单例模式与原型模式是冲突的，在使用时要特别注意。

深拷贝与浅拷贝

Object类的clone方法是浅拷贝。

浅拷贝

对于基本数据类型，即值类型，byte、short、int、long、char、double、float、boolean，以及包装类，浅拷贝只会拷贝数值。
对于数组、引用类型等，浅拷贝只会复制内存地址。即，原型和克隆对象之间，引用类型用的是一个，修改了克隆对象的原型对象也会变。

深拷贝

无论值类型和引用类型，全部复制，然后各自独立。你修改克隆对象对于原型对象没有丝毫影响。
如果要实现深拷贝，必须将原型模式中的数组、引用对象等另行拷贝。

java主要通过序列化（Serialization）等方式来进行深度克隆。
序列化讲解

简单说，

将对象写到流里，等于复制了对象，但是原来的对象并没有动。
读取流，然后写到新的内存地址中。

public class Prototype implements Serializable {
    public Prototype deepclone(){
        //将对象写入流中
        ByteArrayOutputStream bao = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bao);
        oos.writeObject(this);
        //从流里读回来
        ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bao.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bi);
        return (Prototype)ois.readObject();
    }
}

因为 java提供的大部分的容器类都实现了Cloneable接口，所以也可以直接用list本身的clone方法。

public class Prototype implements Cloneable {
    private ArrayList list = new ArrayList();
    public Prototype clone(){
        Prototype prototype = null;
        try{
            prototype = (Prototype)super.clone();
            prototype.list = (ArrayList) this.list.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return prototype;
    }
}

简单实现

class Prototype implements Cloneable {
    public Prototype clone(){
        Prototype prototype = null;
        try{
            prototype = (Prototype)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return prototype; 
    }
}

class ConcretePrototype extends Prototype{
    public void show(){
        System.out.println("原型模式实现类");
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        ConcretePrototype cp = new ConcretePrototype();
        for(int i=0; i< 10; i++){
            ConcretePrototype clonecp = (ConcretePrototype)cp.clone();
            clonecp.show();
        }
    }
}

参考
 参考
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浅拷贝#

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深拷贝与浅拷贝

浅拷贝

深拷贝

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