开局一张图，剩下全靠写...
设计模式文章集合：http://aphysia.cn/categories/designpattern
前言
接触过 Spring 或者 Springboot 的同学或许都了解, Bean 默认是单例的，也就是全局共用同一个对象，不会因为请求不同，使用不同的对象，这里我们不会讨论单例，前面已经讨论过单例模式的好处以及各种实现，有兴趣可以了解一下：http://aphysia.cn/archives/designpattern1。除了单例以外，Spring还可以设置其他的作用域，也就是scope="prototype",这就是原型模式，每次来一个请求，都会新创建一个对象，这个对象就是按照原型实例创建的。
原型模式的定义
原型模式，也是创建型模式的一种，是指用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象，简单来说，就是拷贝。一般适用于：
- 实例比较复杂，完全创建成本高，直接复制比较简单
- 构造函数比较复杂，创建可能产生很多不必要的对象
优点：
- 隐藏了创建实例的具体细节
- 创建对象效率比较高
- 如果一个对象大量相同的属性，只有少量需要特殊化的时候，可以直接用原型模式拷贝的对象，加以修改，就可以达到目的。
原型模式的实现方式
一般来说，原型模式就是用来复制对象的，那么复制对象必须有原型类，也就是Prototype,Prototype需要实现Cloneable接口，实现这个接口才能被拷贝，再重写clone()方法，还可以根据不同的类型来快速获取原型对象。
我们先定义一个原型类Fruit：
public abstract class Fruit implements Cloneable{
String name;
float price;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public float getPrice() {
return price;
}
public void setPrice(float price) {
this.price = price;
}
public Object clone() {
Object clone = null;
try {
clone = super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return clone;
}
@Override
public String toString() {
return "Fruit{"
"name='" name '''
", price=" price
'}';
}
}以及拓展了Fruit类的实体类Apple,Pear,Watermelon:
public class Apple extends Fruit{
public Apple(float price){
name = "苹果";
this.price = price;
}
}public class Pear extends Fruit{
public Pear(float price){
name = "雪梨";
this.price = price;
}
}public class Watermelon extends Fruit{
public Watermelon(float price){
name = "西瓜";
this.price = price;
}
}创建一个获取不同水果类的缓存类，每次取的时候，根据不同的类型，取出来，拷贝一次返回即可：
代码语言：txt复制public class FruitCache {
private static ConcurrentHashMap<String,Fruit> fruitMap =
new ConcurrentHashMap<String,Fruit>();
static {
Apple apple = new Apple(10);
fruitMap.put(apple.getName(),apple);
Pear pear = new Pear(8);
fruitMap.put(pear.getName(),pear);
Watermelon watermelon = new Watermelon(5);
fruitMap.put(watermelon.getName(),watermelon);
}
public static Fruit getFruit(String name){
Fruit fruit = fruitMap.get(name);
return (Fruit)fruit.clone();
}
}测试一下，分别获取不同的水果，以及对比两次获取同一种类型，可以发现，两次获取的同一种类型，不是同一个对象：
代码语言：txt复制public class Test {
public static void main(String[] args) {
Fruit apple = FruitCache.getFruit("苹果");
System.out.println(apple);
Fruit pear = FruitCache.getFruit("雪梨");
System.out.println(pear);
Fruit watermelon = FruitCache.getFruit("西瓜");
System.out.println(watermelon);
Fruit apple1 = FruitCache.getFruit("苹果");
System.out.println("是否为同一个对象" apple.equals(apple1));
}
}结果如下：
代码语言：txt复制Fruit{name='苹果', price=10.0}
Fruit{name='雪梨', price=8.0}
Fruit{name='西瓜', price=5.0}
false再测试一下，我们看看里面的name属性是不是同一个对象：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Fruit apple = FruitCache.getFruit("苹果");
System.out.println(apple);
Fruit apple1 = FruitCache.getFruit("苹果");
System.out.println(apple1);
System.out.println("是否为同一个对象：" apple.equals(apple1));
System.out.println("是否为同一个字符串对象：" apple.name.equals(apple1.name));
}
}结果如下，里面的字符串确实还是用的是同一个对象：
代码语言：txt复制Fruit{name='苹果', price=10.0}
Fruit{name='苹果', price=10.0}
是否为同一个对象：false
是否为同一个字符串对象：true这是为什么呢？因为上面使用的clone()是浅拷贝！！！不过有一点，字符串在Java里面是不可变的，如果发生修改，也不会修改原来的字符串，由于这个属性的存在，类似于深拷贝。如果属性是其他自定义对象，那就得注意了，浅拷贝不会真的拷贝该对象，只会拷贝一份引用。
这里不得不介绍一下浅拷贝与深拷贝的区别：
- 浅拷贝：没有真正的拷贝数据，只是拷贝了一个指向数据内存地址的指针
- 深拷贝：不仅新建了指针，还拷贝了一份数据内存
如果我们使用Fruit apple = apple1，这样只是拷贝了对象的引用，其实本质上还是同一个对象，上面的情况虽然对象是不同的，但是Apple属性的拷贝还属于同一个引用,地址还是一样的，它们共享了原来的属性对象name。
那如何进行深拷贝呢？一般有以下方案：
- 直接 new 对象，这个不用考虑了
- 序列化与反序列化：先序列化之后，再反序列化回来，就可以得到一个新的对象，注意必须实现
Serializable接口。 - 自己重写对象的
clone()方法
序列化实现深拷贝
序列化实现代码如下：
创建一个Student类和School类：
import java.io.Serializable;
public class Student implements Serializable {
String name;
School school;
public Student(String name, School school) {
this.name = name;
this.school = school;
}
}import java.io.Serializable;
public class School implements Serializable {
String name;
public School(String name) {
this.name = name;
}
}序列化拷贝的类：
代码语言：txt复制import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;
public class CloneUtil {
public static <T extends Serializable> T clone(T obj) {
T result = null;
try {
ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);
objectOutputStream.writeObject(obj);
objectOutputStream.close();
ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray());
ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);
// 返回生成的新对象
result = (T) objectInputStream.readObject();
objectInputStream.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return result;
}
}测试类：
代码语言：txt复制public class Test {
public static void main(String[] args) {
School school = new School("东方小学");
Student student =new Student("小明",school);
Student student1= CloneUtil.clone(student);
System.out.println(student.equals(student1));
System.out.println(student.school.equals(student1.school));
}
}上面的结果均是false，说明确实不是同一个对象，发生了深拷贝。
clone实现深拷贝
前面的Student和School都实现Cloneable接口，然后重写clone()方法：
public class Student implements Cloneable {
String name;
School school;
public Student(String name, School school) {
this.name = name;
this.school = school;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Student student = (Student) super.clone();
student.school = (School) school.clone();
return student;
}
}public class School implements Cloneable {
String name;
public School(String name) {
this.name = name;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}测试类：
代码语言：txt复制public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception{
School school = new School("东方小学");
Student student =new Student("小明",school);
Student student1= (Student) student.clone();
System.out.println(student.equals(student1));
System.out.println(student.school.equals(student1.school));
}
}测试结果一样，同样都是false，也是发生了深拷贝。
总结
原型模式适用于创建对象需要很多步骤或者资源的场景，而不同的对象之间，只有一部分属性是需要定制化的，其他都是相同的，一般来说，原型模式不会单独存在，会和其他的模式一起使用。值得注意的是，拷贝分为浅拷贝和深拷贝，浅拷贝如果发生数据修改，不同对象的数据都会被修改，因为他们共享了元数据。
【作者简介】：
秦怀，技术之路不在一时，山高水长，纵使缓慢，驰而不息。个人写作方向：Java源码解析，JDBC，Mybatis，Spring，redis，分布式，剑指Offer，LeetCode等，认真写好每一篇文章，不喜欢标题党，不喜欢花里胡哨，大多写系列文章，不能保证我写的都完全正确，但是我保证所写的均经过实践或者查找资料。遗漏或者错误之处，还望指正。
