1 原型模式介绍

原型模式（Prototype Pattern）是指：用原型实例指定创建对象种类，并通过拷贝原型创建新的对象，它属于创建型模式。

工作原理是：通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建，即对象.clone()

📌 场景

以克隆羊问题举例，现在有一只羊，姓名为Jack，请编写程序创建和Jack羊属性完全相同的10只羊

public class Sheep {private String name;public Sheep(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}class test{public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 10; i++) {Sheep sheep = new Sheep("Jack");System.out.println(sheep);}}
}

📌传统方式的弊端

• 在创建新的对象时，总是需要重新获取原始对象的属性，如果创建的对象比较复杂时，效率较低；

• 总是需要重新初始化对象，而不是动态地获得对象运行时的状态，不够灵活。

因此我们可以使用原型模式来处理这个问题~

2 原型模式实现

Java 中 Object 类是所有类的根类，Object 类提供了一个 clone 方法，该方法可以将一个 Java 对象复制一份，但是需要实现 clone 的 Java 类必须要实现一个接口 Cloneable，该接口表示该类能够复制且具有复制的能力--原型模式。

2.1 浅拷贝

就是有一个类的属性是引用类型，比如A 类，A创建一个对象A ，引用属性是B，在克隆A 的时候，B 是克隆一个内存地址，而不是将对应的内存里面的东西克隆一份，之后就是浅拷贝

📌 要点

• 对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象

• 对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么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。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值。

• 浅拷贝是使用默认的 clone 方法来实现：sheep=(Sheep)super.clone();

📌 浅拷贝解决克隆羊问题

public class Sheep implements Cloneable{private String name;public Sheep(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
}class test{public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Sheep sheep = new Sheep("Jack");for (int i = 0; i < 10; i++) {Sheep sheep1 = (Sheep) sheep.clone();System.out.println(sheep1);}}
}

📌 浅拷贝解析

Sheep sheep1 = new Sheep("Jack");
Sheep sheep2 = (Sheep) sheep1.clone();
// 输出：true
System.out.println(sheep1.getName() == sheep2.getName());
// 输出：false
System.out.println(sheep1 == sheep2);

可以看到，虽然 Sheep 对象成功拷贝，但是其内层对象并没有进行拷贝，因为这只是对象引用的复制。所以 Java 为我们提供的clone方法只会进行浅拷贝。那么如何才能实现深拷贝呢？

2.2 深拷贝

无论是基本类型还是引用类型，深拷贝会将引用类型的所有内容，全部拷贝为一个新的对象，包括对象内部的所有成员变量，也会进行拷贝。

@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {Sheep sheep = (Sheep) super.clone();// 改进: 针对成员变量也进行拷贝sheep.name = new String(name);// 成员拷贝完成后，再返回return sheep;
}

再执行测试代码：

Sheep sheep1 = new Sheep("Jack");
Sheep sheep2 = (Sheep) sheep1.clone();
// 输出：false
System.out.println(sheep1.getName() == sheep2.getName());
// 输出：false
System.out.println(sheep1 == sheep2);

此时， Sheep对象和其中的属性name都进行了拷贝，是两个对象了。这样就是拷贝生成了一个全新的对象，也就是深拷贝。

2.3 总结

如图，浅拷贝虽然克隆了对象，但是对象内部的引用数据类型（如name）指向的是同一个对象，而深拷贝是针对引用数据类型的成员变量创建了一个新对象。