设计模式——原型模式

设计模式------原型模式

介绍

原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，它通过复制现有的实例来创建新的对象，而不是通过 new 操作符来创建对象。原型模式的核心思想是通过"复制"已有对象来创建新对象，而不是从头开始构建。这样能够提高系统的性能，尤其是在需要创建多个相似对象时，可以通过克隆现有对象来减少创建的成本。

实现

原型模式的结构

抽象原型类 （Prototype）：定义一个接口，声明克隆自身的方法，一般是 clone() 方法。
具体原型类 （ConcretePrototype）：实现 Prototype 接口并且提供克隆自身的功能。
客户端 （Client）：使用 Prototype 来获取新对象，而无需直接创建对象。

工作流程

创建原型：首先创建一个"原型"对象，这是你希望克隆的对象。
克隆原型 ：通过调用 clone() 方法，创建一个原型的副本。
使用克隆对象：获得克隆对象并进行操作，原型模式会保证新对象与原对象的相似性。

示例代码：

Java中的Object类中提供了 clone() 方法来实现浅克隆。

实现了Cloneable接口的子实现类就是具体的原型类

java 复制代码

public class Model implements Cloneable {
    public Model() {
        System.out.println("具体的原型对象创建完成！");
    }

    @Override
    protected Model clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("具体原型复制成功！");
        return (Model) super.clone();
    }
}

测试代码：

java 复制代码

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
    Model model=new Model();
    Model clone = model.clone();
    System.out.println(model==clone);
}

看到输出结果为

可见，其底层并不是直接通过调用构造函数来实现对象的克隆

原型模式的优缺点

优点

性能优化：在需要大量创建相似对象的情况下，原型模式可以避免重复创建对象，减少性能开销。
避免重复代码：通过克隆原型对象，可以避免重复的代码，因为不需要重新实例化对象。
灵活性：原型模式让你可以根据已有对象的状态来创建新对象，而不需要依赖于复杂的构造函数。

缺点

复杂性增加：如果对象的构建过程过于复杂，或者对象之间存在较多的依赖关系，使用原型模式可能导致代码结构复杂化。
克隆深度问题 ：如果对象中包含引用类型的成员变量，简单的浅拷贝（clone() 方法通常是浅拷贝）可能会导致引用共享问题，从而影响系统的稳定性。
依赖于 clone() 方法 ：要求所有类都实现 clone() 方法，这在某些情况下可能不方便。

补充一下 浅拷贝与深拷贝：

浅拷贝：拷贝对象时，原对象和新对象中的引用类型成员变量指向同一个内存地址（引用共享）

深拷贝：拷贝对象时，原对象和新对象中的引用类型成员变量指向不同的内存地址，即完全复制对象的所有成员

简单解释一下：

浅拷贝 ，对于基本数据类型直接进行拷贝，而对于引用数据类型，直接拷贝原来该引用数据类型对应对象的内存地址，并不是重新创建一个新对象
深拷贝 ，对于基本数据类型直接进行拷贝，而对于引用数据类型，重新开辟内存空间并实例化一个新对象，总的来说深拷贝就是完全复制对象的所有成员

原型模式使用场景

原型模式适用于以下情况：

创建对象代价较大：当创建一个对象非常复杂或者消耗大量资源时，使用已有的对象进行克隆可以大大提高效率。
需要大量相似对象：如果需要创建的对象有很多相似的部分，可以通过原型模式来进行克隆。
对象初始化时带有复杂状态：某些对象初始化时可能需要进行繁杂的计算或从外部资源加载数据，原型模式可以通过克隆来避免重复的初始化过程。

总结

原型模式通过提供一种原型实例，并通过克隆来创建新对象，避免了多次创建相似对象的过程。它能够提高系统的性能，尤其是在对象创建成本较高或相似对象较多时。

不过在使用的时候一定要注意浅克隆 和深克隆的问题。

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