原型模式

概念：用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。

模式图：

原理图：

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原型模式主要用于对象的复制，它的核心就是类图中的原型类Prototype。Prototype类需要具备以下两个条件：

• 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protected类型的，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。

        原型模式是一种比较简单的模式，也非常容易理解，实现一个接口，重写一个方法即完成了原型模式。在实际应用中，原型模式很少单独出现。经常与其他模式混用，他的原型类Prototype也常用抽象类来替代。

代码类：

     　抽象原型角色

public interface Prototype{
    public Prototype clone();
    public String getName();
    public void setName(String name);
}

具体原型角色

public class ConcretePrototype1 implements Prototype {    private String name;
     public Prototype clone(){
         ConcretePrototype1 prototype = new ConcretePrototype1();
         prototype.setName(this.name);
         return prototype;
     }
     public String toString(){
         return "Now in Prototype1 , name = " + this.name;
     }
     @Override
     public String getName() {
         return name;
     }


     @Override
     public void setName(String name) {
         this.name = name;
     }
 }
public class ConcretePrototype2 implements Prototype {
     private String name;
     public Prototype clone(){
         ConcretePrototype2 prototype = new ConcretePrototype2();
         prototype.setName(this.name);
         return prototype;
     }
     public String toString(){
         return "Now in Prototype2 , name = " + this.name;
     }
     @Override
     public String getName() {
         return name;
     }


     @Override
     public void setName(String name) {
         this.name = name;
     }
 }

public class PrototypeManager {
     /**
      * 用来记录原型的编号和原型实例的对应关系
      */
     private static Map<String,Prototype> map = new HashMap<String,Prototype>();
     /**
      * 私有化构造方法，避免外部创建实例
      */
     private PrototypeManager(){}
     /**
      * 向原型管理器里面添加或是修改某个原型注册
      * @param prototypeId 原型编号
      * @param prototype    原型实例
      */
     public synchronized static void setPrototype(String prototypeId , Prototype prototype){
         map.put(prototypeId, prototype);
     }
     /**
      * 从原型管理器里面删除某个原型注册
      * @param prototypeId 原型编号
      */
     public synchronized static void removePrototype(String prototypeId){
         map.remove(prototypeId);
     }
     /**
      * 获取某个原型编号对应的原型实例
      * @param prototypeId    原型编号
      * @return    原型编号对应的原型实例
      * @throws Exception    如果原型编号对应的实例不存在，则抛出异常
      */
     public synchronized static Prototype getPrototype(String prototypeId) throws Exception{
         Prototype prototype = map.get(prototypeId);
         if(prototype == null){
             throw new Exception("您希望获取的原型还没有注册或已被销毁");
         }
         return prototype;
     }
 }
public class Client {
     public static void main(String[]args){
         try{
             Prototype p1 = new ConcretePrototype1();
             PrototypeManager.setPrototype("p1", p1);
             //获取原型来创建对象
             Prototype p3 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();
             p3.setName("张三");
             System.out.println("第一个实例：" + p3);
             //有人动态的切换了实现
             Prototype p2 = new ConcretePrototype2();
             PrototypeManager.setPrototype("p1", p2);
             //重新获取原型来创建对象
             Prototype p4 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();
             p4.setName("李四");
             System.out.println("第二个实例：" + p4);
             //有人注销了这个原型
             PrototypeManager.removePrototype("p1");
             //再次获取原型来创建对象
             Prototype p5 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();
             p5.setName("王五");
             System.out.println("第三个实例：" + p5);
         }catch(Exception e){
             e.printStackTrace();
         }
     }
 }

 原型模式的优点及适用场景
       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。
       使用原型模式的另一个好处是简化对象的创建，使得创建对象就像我们在编辑文档时的复制粘贴一样简单。
       因为以上优点，所以在需要重复地创建相似对象时可以考虑使用原型模式。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。
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方法只会拷贝对象中的基本的数据类型，对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝，这就是浅拷贝。如果要实现深拷贝，必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝。
• }  
 由于ArrayList不是基本类型，所以成员变量list，不会被拷贝，需要我们自己实现深拷贝，幸运的是Java提供的大部分的容器类都实现了Cloneable接口。所以实现深拷贝并不是特别困难。
原型模式的缺点：
　原型模式最主要的缺点是每一个类都必须配备一个克隆方法。配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，
这对于全新的类来说不是很难，而对于已经有的类不一定很容易，特别是当一个类引用不支持序列化的间接对象，
或者引用含有循环结构的时候。