设计模式之原型模式（Prototype）

1.定义

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。
Prototype原型模式是一种创建型设计模式，Prototype模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，
根本无需知道任何如何创建的细节.

2.实现原理

工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建。
原型模式主要用于对象的复制，它的核心是就是类图中的原型类Prototype。
Prototype类需要具备以下两个条件：
   1.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。
   2.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。
示意图：

3.优缺点

 优点：
     1.原型模式允许动态地增加或减少产品类。由于创建产品类实例的方法是产品类内部具有的，因此增加新产品对整个结构没有影响。
     2.原型模式提供简化的创建结构。工厂方法常需要有一个与产品类相同的等级结构，而原型模式不需要。对Java设计者，原型模式有其特有方便之处，Java语言已将原型模式设计到语言模型里。如果善于利用原型模式和Java语言特点，可事半功倍。
     3. 具有给一个应用软件加载新功能的能力。如：一个分析web服务器的记录文件的应用软件，针对每一种记录文件格式，都可以由一个相应的“格式类”负责。如果出现了应用软件所不支持的新的web服务器，只需提供一个格式类的克隆，并在客户端登记即可，不必给每个软件的用户提供一个全新的软件包。
     4. 产品类不需要非得有任何事先确定的等级结构，因为原型模式适用于任何的等级结构。

 缺点：
      1. 每一个类必须配备一个克隆方法；
      2. 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。

4.注意点

 1.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；
 2.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；

5.代码示例

class Person implements Cloneable {  
    String name;
    String age;
    String sex;

    public void setName(String name){
      this.name = name;
    }
    public void setAge(String age){
      this.age = age;
    }

    public void setSex(String sex){
      this.sex = sex;
    }  
     public Person clone(){  //浅克隆
        Person preson = null;  
        try{  
            preson = (Person)super.clone();  
        }catch(CloneNotSupportedException e){  
            e.printStackTrace();  
        }  
        return preson;   
    }

    public String toString(){
      return name + "_" + age + "_"+sex;
    }  
}  

class PersonA implements Cloneable {  
    String name;
    String age;
    String sex;
    List<String> describe = new ArrayList<String>();
    public void setName(String name){
      this.name = name;
    }
    public void setAge(String age){
      this.age = age;
    }

    public void setSex(String sex){
      this.sex = sex;
    }
    public void setDescribe(List<String> describe){
      this.describe = describe;
    }
    public void add(String ca){
       describe.add(ca);
    }  
     public Person clone(){  //深克隆
        PersonA preson = null;  
        try{  
            preson = (PersonA)super.clone();
            List<String> describea = new ArrayList<String>(); 
            for(String key : describe){
               describea.add(describe);
            }
            preson.setDescribe(describea);
        }catch(CloneNotSupportedException e){  
            e.printStackTrace();  
        }  
        return preson;   
    }

    public String toString(){
       String result = name + "_" + age + "_"+sex;
       for(String key : describe){
           result = result + "_" + key;
       }
       return result;
    }  
}  



public class Client {  
    public static void main(String[] args){  
        //浅克隆
        Person cp = new Person();  
        cp.setName("XXX");
        cp.setAge("20");
        cp.setSex("NAN");

        System.out.println(cp.toString());

        Person cp1 = cp.clone();
        System.out.println(cp1.toString());

        //深克隆
        PersonA cpa = new PersonA();
        cpa.setName("XXX");
        cpa.setAge("20");
        cpa.setSex("NAN");
        cpa.add("ASS");
        cpa.add("BSS");
        cpa.add("CSS");

        PersonA cpa1 = cpa.clone();
        System.out.println(cpa.toString());
        System.out.println(cpa1.toString());

        cpa.add("DSS");
        System.out.println(cpa.toString());
        System.out.println(cpa1.toString());
    }  
}