概念

定义：使用原型实例指定待创建对象的类型，并通过复制这个原型来创建新的对象。
原型模式主要有以下几部分组成：
Prototype(抽象原型类):具体原型类的接口或者抽象类。
ConcretePrototype(具体原型类)：它实现抽象原型类中声明的克隆方法，在克隆方法中返回自己的一个克隆对象。
Client(客户类)：在客户端可以创建原型对象，然后通过克隆创建新的对象。
原型模式的类图如下：

Java中的克隆方法

在java中，所有的类均继承了Object类，里面有一个clone()方法，可以将一个java对象复制一份，因此我们可以使用这个方法进行浅克隆。但需要实现Cloneable接口，它只是一个声明式的接口，里面没有任何函数，但是如果使用clone方法的时候不实现该接口，会抛出异常：

浅克隆：如果原型对象中的成员变量是值类型，则复制的时候都会复制一份给新的克隆对象，但是如果成员变量是引用类型（如类、接口、数组等），则只是将引用类型对象的地址引用复制一份给新的克隆对象，也就是新的克隆对象和之前原型对象中引用类型的成员变量是同一份地址。

深克隆：深克隆是将原型对象的所有成员变量（包括引用类型）都复制一份给新的克隆对象。

实例

在工作中，我们会写周报，但有些时候周报中的附件是重复的，这个场景下，我们可以使用原型模式来提高周报的创建效率。

浅克隆的实现
附件类

@Data
public class Attachment {
    private String name;

    public void download(){
        System.out.println("下载附件，文件名为" + name);
    }
}

周报类

@Data
public class WeeklyLog implements Cloneable {
    private Attachment attachment;
    private String name;
    private String date;
    private String content;

    public WeeklyLog clone() {
        Object obj = null;
        try {
            //浅克隆
            obj = super.clone();
            return (WeeklyLog) obj;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println("不支持复制");
            return null;
        }
    }
}

客户端

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
    WeeklyLog log_previous, log_new;
    log_previous = new WeeklyLog(); //创建原型对象
    Attachment attachment = new Attachment(); //创建附件对象
    log_previous.setAttachment(attachment); //将附件添加到周报中
    log_new = log_previous.clone(); //调用克隆方法创建克隆对象
    //比较周报
    System.out.println("周报是否相同？ " + (log_previous == log_new));
    //比较附件
    System.out.println("附件是否相同？ " + (log_previous.getAttachment() == log_new.getAttachment()));
    }
}

打印结果：

深克隆实现
深克隆只需要将附件类也实现Cloneable接口即可，WeeklyLog中的clone方法改写如下：

@Data
public class WeeklyLog implements Cloneable {
    private Attachment attachment;
    private String name;
    private String date;
    private String content;

    public WeeklyLog clone() {
        WeeklyLog obj = null;
        try {
            this.attachment.clone();
            //深复制，让附件也克隆一份
            obj = (WeeklyLog) super.clone();
            obj.setAttachment(this.attachment.clone());
            return obj;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println("不支持复制");
            return null;
        }
    }
}

附件类

@Data
public class Attachment implements Cloneable {
    private String name;

    public void download(){
        System.out.println("下载附件，文件名为" + name);
    }

    public Attachment clone(){
        Object obj = null;
        try {
            obj = super.clone();
            return (Attachment)obj;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            return null;
        }
    }
}

打印结果

使用场景

1、创建新对象的成本较大时，可以通过clone方法减少开销。
2、系统要保存对象状态，但对象状态变化很小。
3、不需要使用工厂类来创建指定的对象，且类的实例对象中有较少的组合变量，通过复制原型对象的实例比使用构造方法更方便。