设计模式（4）原型模式

定义

用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。被复制的实例就是“原型”，这个原型是可定制的。

使用场景

• 类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等，通过原型拷贝避免这些消耗。
• 通过new产生的一个对象需要非常繁琐的数据准备或者权限，这时可以使用原型模式。
• 一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用，即保护性拷贝。

简单实现

public class Book implements Cloneable {
    private int price;
    private String title;
    private String content;
    private ArrayList<String> image = new ArrayList<String>();

    public Book() {
        super();
    }

    public Book(int price, String title, String content) {
        super();
        this.price = price;
        this.title = title;
        this.content = content;
    }

    public ArrayList<String> getImage() {
        return image;
    }

    public void addImage(String img) {
        this.image.add(img);
    }

    public int getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(int price) {
        this.price = price;
    }

    public String getTitle() {
        return title;
    }

    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }

    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Book book = (Book) super.clone();
        return book;
    }

    public void showBook() {
        System.out.println("=====Start=====");

        System.out.println("title: "+title);
        for (String img : image) {
            System.out.println("image name: " + img);
        }

        System.out.println("======End======");
    }
}

执行main方法：

public static void main(String[] args) {
    try {
        Book book1 = new Book(50, "书1", "内容");
        book1.addImage("图1");
        book1.showBook();

        Book book2 = (Book) book1.clone();
        book2.showBook();

        book2.setTitle("书2");
        book2.addImage("图2");
        book2.showBook();

        book1.showBook();
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

这里我们发现通过修改book2后，只是影响了book1的image，而没有改变title。这是为什么呢？这个我们暂时放下，先看看变化的image，很明显book1与book2是引用了同一地址，所以一方修改两边都改变。那么怎么解决？覆盖Object中的clone方法，实现深拷贝。同时我们称上面的原型模式为浅拷贝。

那么修改如下(其他不变)：

@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
    Book book = (Book) super.clone();
    book.image = (ArrayList<String>) this.image.clone();
    return book;
}

可以看出现在互不影响，这个叫做深拷贝。

接着上面的疑问，其实String类型在浅拷贝时和引用类型一样，没有单独复制，而是引用同一地址，因为String没有实现cloneable接口，也就是说只能复制引用。（这里我们可以查看源码可以看到，而ArrayList实现了cloneable接口）但是当修改其中的一个值的时候，会新分配一块内存用来保存新的值，这个引用指向新的内存空间，原来的String因为还存在指向他的引用，所以不会被回收，这样，虽然是复制的引用，但是修改值的时候，并没有改变被复制对象的值。

所以在很多情况下，我们可以把String在clone的时候和基本类型做相同的处理，只是在equals时注意一些就行了。

Android源码中的原型模式

• Intent

Uri uri = Uri.parse("smsto:10086");
Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_SEND, uri);
intent.putExtra("sms_body", "The SMS text");
//克隆
Intent intent2 = (Intent) intent.clone();
startActivity(intent2);

总结

优点

（1）原型模式是在内存中二进制流的拷贝，要比直接new一个对象性能好很多，特别是要在一个循环体内产生大量对象时，原型模式可能更好的体现其优点。
（2）还有一个重要的用途就是保护性拷贝，也就是对某个对象对外可能是只读的，为了防止外部对这个只读对象的修改，通常可以通过返回一个对象拷贝的形式实现只读的限制。

缺点：

（1）这既是它的优点也是缺点，直接在内存中拷贝，构造函数是不会执行的，在实际开发中应该注意这个潜在问题。优点是减少了约束，缺点也是减少了约束，需要大家在实际应用时考虑。
（2）通过实现Cloneable接口的原型模式在调用clone函数构造实例时并不一定比通过new操作速度快，只有当通过new构造对象较为耗时或者说成本较高时，通过clone方法才能够获得效率上的提升。