🚩什么是原型設計模式？

原型模式（Prototype Pattern） 是 創建型設計模式，它用于 克隆對象，而不是重新創建它們。

在 原型模式 中，我們創建一個對象作為原型，并允許其克隆多個副本，而不必重新初始化所有字段。

使用場景

• 創建對象開銷較大，但又需要 多個相似對象。
• 對象的構造過程復雜，希望通過 復制現有對象 來減少重復代碼。
• 需要 避免使用 new 關鍵字 來創建實例。

🚩原型設計模式的特點

• 減少對象創建成本：克隆對象比 new 關鍵字創建對象更高效。
• 避免重復初始化：對象已存在，直接克隆，不需要重復賦值。
• 提供深拷貝和淺拷貝：可以根據需求實現不同級別的克隆。
• 解耦對象構造：創建對象的邏輯獨立于使用對象的邏輯。

🚩原型設計模式的結構

原型模式包含以下幾個主要部分：

• Prototype（原型接口）：定義 clone() 方法，所有要克隆的類都要實現該接口。
• ConcretePrototype（具體原型類）：實現 Prototype 接口，并提供克隆對象的方法。
• Client（客戶端）：通過調用 clone() 方法來創建新對象，而不是使用 new。

圖例：

🚩原型設計模式的優缺點

? 優點

• 提高性能：避免了 new 操作，減少對象創建開銷。
• 簡化對象創建：只需要 clone() 方法即可獲得新對象。
• 減少代碼重復：省去了重新初始化對象的代碼邏輯。

? 缺點

• 需要實現 clone() 方法：所有類都要 顯式實現克隆邏輯，可能增加代碼復雜度。
• 深拷貝和淺拷貝問題：
  • 淺拷貝：僅復制對象本身，不復制其內部引用對象。
  • 深拷貝：需要手動實現內部對象的克隆邏輯，可能增加代碼復雜度。

🚩原型設計模式的Java實現

代碼地址：GitHub

• 首先創建一個原型接口Prototype，接口定義一個clone()方法

/*** @author hanson* @description: 原型接口* @date 2025-03-23 22:30:55* @version: 1.0*/
public interface Prototype {public Object Clone();
}

• 現在創建一個具體的產品Product去實現這個接口，重寫clone方法

/*** @author hanson* @description: 體原型類* @date 2025-03-23 22:31:37* @version: 1.0*/
public class Product implements Prototype {private int id;private double price;public Product() {}public Product(int id, double price) {this.id = id;this.price = price;}public int getId() {return id;}public double getPrice() {return price;}@Overridepublic Object Clone() {Product object = new Product();object.id = this.id;object.price = this.price;return object;}
}

• 創建一個客戶端調用測試

/*** @author hanson* @description: 模擬客戶端* @date 2025-03-23 22:33:22* @version: 1.0*/
public class PrototypePattern {public static void main(String[] args) {Product product1 = new Product(2022, 5.28);System.out.println(product1.getId() + " " + product1.getPrice());// Product product2 = new Product(2022, 5.28);Product product2 = (Product) product1.Clone();System.out.println(product2.getId() + " " + product2.getPrice());Product product3 = (Product) product1.Clone();System.out.println(product3.getId() + " " + product3.getPrice());}
}

📌 運行結果

🚩代碼總結

• Prototype（原型接口） 定義 Clone() 方法，所有要克隆的類都要實現該接口。
• Product（具體原型類） 實現 Prototype 接口，并在 Clone() 方法中復制對象屬性。
• Main（客戶端） 通過 Clone() 方法克隆多個 Product 實例，而不是使用 new 關鍵字創建對象。

🚩總結

• 原型模式（Prototype Pattern） 適用于 創建成本高 或 構造邏輯復雜 的對象。
• 通過 clone() 方法復制對象，避免 new 關鍵字的高成本操作。
• 在 Java 中，可以使用 Cloneable 接口和 Object.clone() 方法 簡化克隆操作。
• 在實現深拷貝時，需要 手動克隆內部對象，以避免淺拷貝帶來的問題。

? 適用場景：

• 需要 高效創建對象，避免 new 關鍵字帶來的性能損耗。
• 需要 重復創建相同類型的對象，但不希望每次都手動初始化。
• 適用于 具有復雜狀態的對象，希望通過復制來保留狀態。

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