原型模式

原型模式是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。
属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式之一。
这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。

意图：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。

主要解决：在运行期建立和删除原型。

如何解决：利用已有的一个原型对象，快速地生成和原型对象一样的实例。

关键代码：

实现克隆操作，在 JAVA 实现 Cloneable 接口，重写 clone()
原型模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型（易变类）之间的耦合关系，它同样要求这些”易变类”拥有稳定的接口。

优点：

性能提高
逃避构造函数的约束。

缺点：

配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候
必须实现 Cloneable 接口

使用场景：

资源优化场景
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
性能和安全要求的场景
通过 new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式
一个对象多个修改者的场景
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
在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone 的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。原型模式已经与 Java 融为浑然一体，大家可以随手拿来使用。

注意事项：

与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是，原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的。浅拷贝实现 Cloneable，重写，深拷贝是通过实现 Serializable 读取二进制流。

Prototype：原型类，声明一个克隆自己的接口
ConcretePrototype：具体的原型类, 实现一个克隆自己的操作
Client: 让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象(属性一样

浅拷贝和深拷贝

浅拷贝

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
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sheep = (Sheep) super.clone();

深拷贝

复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象(包括对象的引用类型)进行拷贝
深拷贝实现方式 1：重写 clone 方法来实现深拷贝
深拷贝实现方式 2：通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

public class DeepCloneableTarget implements Serializable, Cloneable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String cloneName;
    private String cloneClass;
   
    public DeepCloneableTarget(String cloneName, String cloneClass) {
        this.cloneName = cloneName;
        this.cloneClass = cloneClass;
    }
    
    // 该类的属性都是 String , 使用默认的 clone 完成即可
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
    	return super.clone();
    }
}

public class DeepProtoType implements Serializable, Cloneable{
    public String name; //String 属性
    public DeepCloneableTarget deepCloneableTarget;// 引用类型
    
    public DeepProtoType() {
    	super();
    }
    
    // 使用clone方法实现深拷贝
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object deep = null;
        // 完成对基本数据类型(属性)和 String 的克隆
        deep = super.clone();
        
        // 对引用类型的属性，进行单独处理
        DeepProtoType deepProtoType = (DeepProtoType)deep;
        deepProtoType.deepCloneableTarget = (DeepCloneableTarget)deepCloneableTarget.clone();
      
        return deepProtoType;
    }
    
    // 通过对象序列化实现深拷贝
    public Object deepClone() {
    // 创建流对象
    ByteArrayOutputStream bos = null;
    ObjectOutputStream oos = null;
    ByteArrayInputStream bis = null;
    ObjectInputStream ois = null;
        
    try {
        // 序列化
        bos = new ByteArrayOutputStream();
        oos = new ObjectOutputStream(bos);
   		oos.writeObject(this); //当前这个对象以对象流的方式输出
    
        //反序列化
        bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        ois = new ObjectInputStream(bis);
        DeepProtoType copyObj = (DeepProtoType)ois.readObject();
    	return copyObj;
     } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
        return null;
     } finally {
    	// 关闭流
        try {
            bos.close();
            oos.close();
            bis.close();
            ois.close();
        } catch (Exception e2) {
        	System.out.println(e2.getMessage());
        }
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    DeepProtoType p = new DeepProtoType();
    p.name = "宋江";
    p.deepCloneableTarget = new DeepCloneableTarget("大牛", "小牛");
    //方式 1 完成深拷贝
    // DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.clone();
    //
    // System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
    // System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());
        
    //方式 2 完成深拷贝
    DeepProtoType p2 = (DeepProtoType) p.deepClone();
    System.out.println("p.name=" + p.name + "p.deepCloneableTarget=" + p.deepCloneableTarget.hashCode());
    System.out.println("p2.name=" + p.name + "p2.deepCloneableTarget=" + p2.deepCloneableTarget.hashCode());
    }
}

克隆羊问题

现在有一只羊 tom，姓名为: tom, 年龄为：1，颜色为：白色，请编写程序创建和tom 羊属性完全相同的10只羊。

解决方案

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

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Sheep implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    private String color;
    private String address = "蒙古羊";
    public Sheep friend; // 默认是浅拷贝
    
    public Sheep(String name, int age, String color) {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }
    
    @Override
    protected Object clone() {
        Sheep sheep = null;
        try {
            sheep = (Sheep)super.clone();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        return sheep;
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
    	System.out.println("原型模式完成对象的创建");
   
        Sheep sheep = new Sheep("tom", 1, "白色");
        sheep.friend = new Sheep("jack", 2, "黑色");
        
        Sheep sheep2 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
        Sheep sheep3 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
        Sheep sheep4 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
        Sheep sheep5 = (Sheep)sheep.clone(); //克隆
        
        System.out.println("sheep2 =" + sheep2 + "sheep2.friend=" + sheep2.friend.hashCode());
        System.out.println("sheep3 =" + sheep3 + "sheep3.friend=" + sheep3.friend.hashCode());
        System.out.println("sheep4 =" + sheep4 + "sheep4.friend=" + sheep4.friend.hashCode());
        System.out.println("sheep5 =" + sheep5 + "sheep5.friend=" + sheep5.friend.hashCode());
    }
}