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一、原型模式简介

1、基础概念

原型模式属于对象的创建模式。通过给出一个原型对象来指明所有创建的对象的类型，然后用复制这个原型对象的办法创建出更多同类型的对象。

2、模式结构

原型模式要求对象实现一个可以“克隆”自身的接口，这样就可以通过复制一个实例对象本身来创建一个新的实例。这样一来，通过原型实例创建新的对象，就不再需要关心这个实例本身的类型，只要实现了克隆自身的方法，就可以通过这个方法来获取新的对象，而无须再去通过new来创建。

3、代码实现

1)、UML关系图

2)、核心角色

这种形式涉及到三个角色：

1)、客户(Client)角色：客户类提出创建对象的请求。

2)、抽象原型(Prototype)角色：这是一个抽象角色，通常由一个Java接口或Java抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的接口。

3)、具体原型（Concrete Prototype）角色：被复制的对象。此角色需要实现抽象的原型角色所要求的接口。

3)、基于JDK源码实现

/** * 基于JDK源码方式实现原型模式 */ public class C01_Property { public static void main(String[] args) { Product product = new Product("机械键盘","白色",100.00) ; Product product1 = (Product) product.clone(); Product product2 = (Product) product.clone(); System.out.println(product1); System.out.println(product2); System.out.println(product1==product2); // false } } class Product implements Cloneable { private String name ; private String color ; private Double price ; public Product(String name, String color, Double price) { this.name = name; this.color = color; this.price = price; } @Override public String toString() { return "Product{" + "name='" + name + '\'' + ", color='" + color + '\'' + ", price=" + price + '}'; } @Override protected Object clone() { Product product = null ; try{ product = (Product)super.clone() ; } catch (Exception e){ e.printStackTrace(); } return product ; } // 省略GET和SET方法 }

二、Spring框架应用

1、配置文件

<!-- 多例Bean --> <bean id="sheep01" class="com.model.design.spring.node05.property.Sheep" scope="prototype" /> <!-- 单例Bean 默认: scope="singleton" --> <bean id="sheep02" class="com.model.design.spring.node05.property.Sheep"/>

2、测试代码块

@Test public void test01 (){ ApplicationContext context01 = new ClassPathXmlApplicationContext( "/spring/spring-property.xml"); // 原型模式 Sheep sheep1 = (Sheep)context01.getBean("sheep01") ; Sheep sheep2 = (Sheep)context01.getBean("sheep01") ; System.out.println(sheep1==sheep2); // false // 单例模式 Sheep sheep3 = (Sheep)context01.getBean("sheep02") ; Sheep sheep4 = (Sheep)context01.getBean("sheep02") ; System.out.println(sheep3==sheep4); // true }

3、核心源码

• 所在类：org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory
• 所在方法：doGetBean

1)、执行流程

if (mbd.isSingleton()) { sharedInstance = this.getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() { public Object getObject() throws BeansException { try { return AbstractBeanFactory.this.createBean(beanName, mbd, args); } catch (BeansException var2) { AbstractBeanFactory.this.destroySingleton(beanName); throw var2; } } }); bean = this.getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd); } else if (mbd.isPrototype()) { var11 = null; Object prototypeInstance; try { this.beforePrototypeCreation(beanName); prototypeInstance = this.createBean(beanName, mbd, args); } finally { this.afterPrototypeCreation(beanName); } bean = this.getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd); } 

2)、单例多例判断

所以默认就是单例模式，指定[scope="prototype"]就是原型模式。

public boolean isSingleton() { return "singleton".equals(this.scope) || "".equals(this.scope); } public boolean isPrototype() { return "prototype".equals(this.scope); }

三、深浅拷贝

1、浅拷贝

1) 数据类型是基本数据类型、String类型的成员变量，浅拷贝直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。
2) 数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是数组、类的对象等，浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。实际上两个对象的成员变量都指向同一个实例。修改其中一个对象属性会影响到另一个对象的属性。
3) 浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现。

2、深拷贝

1)、概念描述

除了浅拷贝要拷贝的值外，还负责拷贝引用类型的数据。那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象，而不再是原有的那些被引用的对象，这种对被引用到的对象的复制叫做间接复制。

2)、源代码实现

序列化实现深度克隆

对象写到流里的过程是序列化(Serialization)过程；而把对象从流中读出来的过程则叫反序列化(Deserialization)过程。应当指出的是，写到流里的是对象的一个拷贝，而原对象仍然存在于JVM里面。

在Java语言里深度克隆一个对象，常常可以先使对象实现Serializable接口，然后把对象（实际上只是对象的拷贝）写到一个流里（序列化），再从流里读回来（反序列化），便可以重建对象。

/** * 深拷贝和浅拷贝对比案例 */ public class C02_DeepClone { public static void main(String[] args) throws Exception { Dog dog = new Dog("Tom") ; Dog dog1 = (Dog)dog.clone() ; Dog dog2 = (Dog)dog.clone() ; // dog1：1639622804;dog2：1639622804 System.out.println("dog1："+dog1.cat.hashCode()+";dog2："+dog2.cat.hashCode()); Dog dog3 = (Dog)dog.deepClone() ; Dog dog4 = (Dog)dog.deepClone() ; // dog3：1937348256;dog4：1641808846 System.out.println("dog3："+dog3.cat.hashCode()+";dog4："+dog4.cat.hashCode()); } } class Cat implements Serializable { public String name ; public Cat (String name){ this.name = name ; } } class Dog implements Cloneable,Serializable { public String name ; public Cat cat ; public Dog (String name){ this.name = name ; this.cat = new Cat("Kit") ; } @Override protected Object clone() { Dog dog = null ; try{ dog = (Dog)super.clone() ; } catch (Exception e){ e.printStackTrace(); } return dog ; } public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException{ //将对象写到流里面：序列化 ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos); oos.writeObject(this); //从流里面读出对象：反序列化 ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis); return ois.readObject(); } }

四、优缺点总结

1、优点总结

原型模式允许在运行时动态改变具体的实现类型。原型模式可以在运行期间，由客户来注册符合原型接口的实现类型，也可以动态地改变具体的实现类型，看起来接口没有任何变化，但其实运行的已经是另外一个类实例了。因为克隆一个原型就类似于实例化一个类。

2、缺点总结

原型模式最主要的缺点是每一个类都必须配备一个克隆方法。配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类来说不是很难，而对于已经有的类不一定很容易，特别是当一个类引用不支持序列化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。

五、源代码地址

GitHub地址：知了一笑 https://github.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent 码云地址：知了一笑 https://gitee.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent