原型模式

原型模式（Prototype Pattern）是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。属于创建型模式。
原型模式的核心在于拷贝原型对象。以系统中已存在的一个对象为原型基于内存二进制流进行拷贝。无需经历对象初始化过程。

原型模式的应用场景

在代码中经常会遇到大量get ，set 赋值

public ExamPaper  copy(){
    ExamPaper paper = new ExamPaper();
    paper.setLeftTime(this.getLeftTime);
    paper.setId(this.id);
    paper.setUserId(this.userId);
    paper.setGrade(this.grade);
    paper.setFullScore(this.fullScore); 
    paper.setScore(this.score);
    return paper;
 }

这种写法很常见,而且代码中很多是这样子的，而原型模式就是为了解决这种不优雅而浪费体力的工作。

原型模式的使用场景

• 类初始化消耗资源较多。
• new一个对象需要比较复杂的过程
• 构造函数比较复杂。

而且，在JDK中已经帮我们提供了Cloneable接口，我们只需要实现Cloneable接口即可。

public class PrototypeDemo implements Cloneable {
    private int age ;
    private String name ;

    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    protected PrototypeDemo clone()  {
        try {
            return (PrototypeDemo) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

测试方法：

 public static void main(String[] args) {
        PrototypeDemo prototypeDemo = new PrototypeDemo();
        prototypeDemo.setAge(1);
        prototypeDemo.setName("A");
        PrototypeDemo clone = prototypeDemo.clone();
        System.out.println(clone.toString());
    }
------------------------------------------------------------------------------------------------
PrototypeDemo{age=1, name='A'}

可是呢，当PrototypeDemo中增加一个List属性的参数时。

浅克隆

public class PrototypeDemo implements Cloneable {
    private int age ;
    private String name ;
    private List hobbies;
//get set节省页面就不写了
    @Override
    protected PrototypeDemo clone()  {
        try {
            return (PrototypeDemo) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

测试结果

    public static void main(String[] args) {
        PrototypeDemo prototypeDemo = new PrototypeDemo();
        prototypeDemo.setAge(1);
        prototypeDemo.setName("A");
        List list = new ArrayList(4);
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        prototypeDemo.setHobbies(list);
        PrototypeDemo clone = prototypeDemo.clone();
        clone.getHobbies().add("d");
        System.out.println(prototypeDemo);
        System.out.println(clone);
    }
------------------------------------------------------------------------------------------------
PrototypeDemo{age=1, name='A', hobbies=[a, b, c, d]}
PrototypeDemo{age=1, name='A', hobbies=[a, b, c, d]}

由结果可见，我们希望的clone和prototypeDemo的hobbies值是不一样的，可是输出的结果是一模一样的。说明JDK的clone 方法复制的不是值，而是引用地址。这样子的话，我们修改clone对象中的hobbies值时，prototypeDemo对象中的值也是会一起改变的，这就是浅克隆。那么该如何解决这个问题呢？

使用序列化进行深克隆

实现序列化接口

public class PrototypeDemo implements Cloneable, Serializable {
    private int age ;
    private String name ;
    private List hobbies;
  //篇幅问题  不写get set方法
    @Override
    protected PrototypeDemo clone()  {
        try {
            return (PrototypeDemo) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    protected PrototypeDemo deepClone(){
        try {
            ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream o = new ObjectOutputStream(outputStream);
            o.writeObject(this);
            ByteArrayInputStream inputStream = new ByteArrayInputStream(outputStream.toByteArray());
            ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(inputStream);
            return (PrototypeDemo) in.readObject();

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return null;
    }
}

测试：

    public static void main(String[] args) {
        PrototypeDemo prototypeDemo = new PrototypeDemo();
        prototypeDemo.setAge(1);
        prototypeDemo.setName("A");
        List list = new ArrayList(4);
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        prototypeDemo.setHobbies(list);
        PrototypeDemo clone = prototypeDemo.deepClone();
        clone.getHobbies().add("d");
        System.out.println(prototypeDemo);
        System.out.println(clone);
    }
------------------------------------------------------------------------------------------------------
PrototypeDemo{age=1, name='A', hobbies=[a, b, c]}
PrototypeDemo{age=1, name='A', hobbies=[a, b, c, d]}

原型模式的优缺点

优点

1. 性能提高，Java自带的原型模式是基于内存二进制流的copy。比直接创建一个对象快很多。
2. 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。

缺点

1. 每个类都要实现cloneable。
2. 深克隆与浅克隆。Object类的clone方法只会克隆对象中的基本的数据类型，对于数组、容器对象、引用对象等都不会克隆。如果要实现这些对象的克隆，要编写复杂的代码，而且如果有多重嵌套引用时，必须每一层都要进行深克隆。