设计模式之【原型模式（prototype）】

在软件开发中，有时候可能会需要创建一些特别复杂的对象，如果系统中已经存在同样类型的对象，并且不同的属性个数相差不大的话，用Prototype模式可能是一个理想的选择。

定义 :用原型实例指定创建物件的种类,并且通过拷贝这些原型创建新的物件。

Prototype 模式允许一个物件再创建另外一个可定制的物件,根本无需知道任何如何创建的细节,工作原理是:通过将一个原型物件传给那个要发动创建的物件,这个要发动创建的物件通过请求原型物件拷贝它们自己来实施创建。
方法很简单，只要调用对象的clone方法返回一个新的对象就可以了。但是为什么没有其他新的方法来实现这个模式呢？因为Java中的Object提供了clone()方法来实现对象的克隆,所以Prototype模式实现一下子变得很简单.

在这个clone方法中，我们只要调用Object的克隆方法返回一个对象，就可以以最简单的方式实现Prototype模式。

在其他编程语言中，就需要创建一个当前类的新的对象，然后把当前对象本身的各属性的值复制一份给新创建的对象，并且返回新对象即可。


从上图中的main函数的调用过程来看，也可以很清晰地看出Prototype模式和其他创建型模式的不同：Prototype模式创建对象不是通过new一个类，而是通过一个现有的对象实例来的。

什么时候应该使用prototype模式呢？
1.当你要创建的对象与现有运行时对象相似度很大时
2.为了避免创建类的工厂类导致层次复杂度增加时
3.当类的实例只有不多的几种状态时（此时需要引进原型管理器）

Prototype模式常用在一些对象管理器中。这些对象管理器本身一般为单例模式，主要负责对象的创建和返回。由于返回的对象的类型基本上是一致的，而且返回的对象的各项属性大多保持一致，只有极少数属性才需要修改，所以用Prototype无疑是极好的选择。

需要注意的是：浅拷贝和深拷贝的区别。

简单的讲，浅拷贝就是只对当前对象的直属属性进行复制，如果其属性是基本类型的话，就复制原对象的值；如果其属性是其他对象的话，就复制对象的地址。而深拷贝则是麻烦的多，如果其属性是对象的话，就需要创建一个新的子属性的对象，并且对这个对象的各项属性进行复制，如果子属性还有子属性的话，则需要递归的进行复制操作。

一切就看需求，如果那些属性的值不会被变更的话，那么只需要实现浅拷贝即可；否则，深拷贝就是必须的。


import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;
class Temp implements java.io.Serializable{
private final static long serialVersionUID =-1342345235354L;
}
public class Prototype implements Cloneable,Serializable{
private String str;
private Temp temp;
//clone
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
return (Prototype)super.clone();
}
//deep clone
public  Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException{
ByteArrayOutputStream bo= new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bo);
oos.writeObject(this);
ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bi);
return ois.readObject();
}
public String getStr() {
return str;
}
public void setStr(String str) {
this.str = str;
}
public Temp getTemp() {
return temp;
}
public void setTemp(Temp temp) {
this.temp = temp;
}
}

public class TestPrototype {

/**
* @param args
* @throws CloneNotSupportedException
* @throws ClassNotFoundException
* @throws IOException
*/
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, IOException, ClassNotFoundException {
Prototype pt = new Prototype();
Temp temp = new Temp();
pt.setTemp(temp);
pt.setStr("Hello world");
System.out.println("clone++++++++++++++++++++++++++++++++");
Prototype _pt = (Prototype) pt.clone();
System.out.println("pt.Str:"+pt.getStr());
System.out.println("_pt.str:"+_pt.getStr());
System.out.println("++++++++++++++++++++++++++++++++++++++");

System.out.println("改变pt的属性值，然后再比较：");
pt.setStr("你好！");
System.out.println("pt.Str:"+pt.getStr());
System.out.println("_pt.str:"+_pt.getStr());
System.out.println("比较pt和_pt中temp的值：");
System.out.println("pt.getTemp:"+pt.getTemp());
System.out.println("_pt.getTemp:"+_pt.getTemp());
System.out.println("++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++");

System.out.println("采用deepClone：");
Prototype dp = new Prototype();
dp.setTemp(temp);
Prototype _dp = (Prototype)dp.deepClone();
System.out.println("比较Temp的值");
System.out.println("dp.getTemp:"+dp.getTemp());
System.out.println("_dp.getTemp():"+_dp.getTemp());
}

}

运行结果：
clone++++++++++++++++++++++++++++++++
pt.Str:Hello world
_pt.str:Hello world
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
改变pt的属性值，然后再比较：
pt.Str:你好！
_pt.str:Hello world
比较pt和_pt中temp的值：
pt.getTemp:prototype.Temp@de6ced
_pt.getTemp:prototype.Temp@de6ced
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
采用deepClone：
比较Temp的值
dp.getTemp:prototype.Temp@de6ced
_dp.getTemp():prototype.Temp@1270b73