一、原型模式

1. 概述

用一個已經創建的實例作為原型，通過復制該原型對象來創建一個和原型對象相同的新對象。

2. 結構

原型模式包含如下角色：

• 抽象原型類：規定了具體原型對象必須實現的 clone() 方法。
• 具體原型類：實現抽象原型類的 clone() 方法，它是可被復制的對象。
• 訪問類：使用具體原型類中的 clone() 方法來復制新的對象。

接口類圖如下：

3. 實現

原型模式的克隆分為淺克隆和深克隆。

淺克隆：創建一個新對象，新對象的屬性和原來對象完全相同，對于非基本類型屬性，仍指向原有屬性所指向的對象的內存地址。
深克隆：創建一個新對象，屬性中引用的其他對象也會被克隆，不再指向原有對象地址。

Java中的Object類中提供了 clone() 方法來實現淺克隆。 Cloneable 接口是上面的類圖中的抽象原型類，而實現了Cloneable接口的子實現類就是具體的原型類。

Realizetype（具體的原型類）：

public class Realizetype implements Cloneable {public Realizetype() {System.out.println("具體的原型對象創建完成！");}@Overridepublic Realizetype clone() throws CloneNotSupportedException {System.out.println("具體原型復制成功！");return (Realizetype) super.clone();}
}

PrototypeTest（測試訪問類）：

public class PrototypeTest {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {//創建一個原型類對象Realizetype realizetype = new Realizetype();//調用Realizetype類中的clone方法進行對象的克隆Realizetype clone = realizetype.clone();System.out.println("原型對象和克隆出來的是否是同一個對象？" + (realizetype == clone));}
}

運行結果為：

4. 案例

用原型模式生成“三好學生”獎狀

同一學校的“三好學生”獎狀除了獲獎人姓名不同，其他都相同，可以使用原型模式復制多個“三好學生”獎狀出來，然后在修改獎狀上的名字即可。

獎狀類：

public class Citation implements Cloneable {private String name;public void setName(String name) {this.name = name;}public String getName() {return (this.name);}public void show() {System.out.println(name + "同學：在2020學年第一學期中表現優秀，被評為三好學生。特發此狀！");}@Overridepublic Citation clone() throws CloneNotSupportedException {return (Citation) super.clone();}
}

測試訪問類：

public class CitationTest {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Citation c1 = new Citation();c1.setName("張三");//復制獎狀Citation c2 = c1.clone();//將獎狀的名字修改李四c2.setName("李四");c1.show();c2.show();}
}

運行結果為：

1.5 使用場景

• 對象的創建非常復雜，可以使用原型模式快捷的創建對象。
• 性能和安全要求比較高。

1.6 擴展（深克隆）

將上面的“三好學生”獎狀的案例中Citation類的name屬性修改為Student類型的屬性。

獎狀類：

public class Citation implements Cloneable {private Student stu;public Student getStu() {return stu;}public void setStu(Student stu) {this.stu = stu;}void show() {System.out.println(stu.getName() + "同學：在2020學年第一學期中表現優秀，被評為三好學生。特發此狀！");}@Overridepublic Citation clone() throws CloneNotSupportedException {return (Citation) super.clone();}
}

學生類：

public class Student {private String name;private String address;public Student(String name, String address) {this.name = name;this.address = address;}public Student() {}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getAddress() {return address;}public void setAddress(String address) {this.address = address;}
}

測試類：

public class CitationTest {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Citation c1 = new Citation();Student stu = new Student("張三", "西安");c1.setStu(stu);//復制獎狀Citation c2 = c1.clone();//獲取c2獎狀所屬學生對象Student stu1 = c2.getStu();stu1.setName("李四");//判斷stu對象和stu1對象是否是同一個對象System.out.println("stu和stu1是同一個對象？" + (stu == stu1));c1.show();c2.show();}
}

運行結果為：

說明：
? stu對象和stu1對象是同一個對象，就會產生將stu1對象中name屬性值改為“李四”，兩個Citation（獎狀）對象中顯示的都是李四。這就是淺克隆的效果，對具體原型類（Citation）中的引用類型的屬性進行引用的復制。這種情況需要使用深克隆，而進行深克隆需要使用對象流。

public class CitationTest1 {public static void main(String[] args) throws Exception {Citation c1 = new Citation();Student stu = new Student("張三", "西安");c1.setStu(stu);//創建對象輸出流對象ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\b.txt"));//將c1對象寫出到文件中oos.writeObject(c1);oos.close();//創建對象出入流對象ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\b.txt"));//讀取對象Citation c2 = (Citation) ois.readObject();//獲取c2獎狀所屬學生對象Student stu1 = c2.getStu();stu1.setName("李四");//判斷stu對象和stu1對象是否是同一個對象System.out.println("stu和stu1是同一個對象？" + (stu == stu1));c1.show();c2.show();}
}

運行結果為：

注意：Citation類和Student類必須實現Serializable接口，否則會拋NotSerializableException異常。