设计模式-原型模式

原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，它允许你复制现有的对象，而不是通过构造函数创建新的实例。这种模式通过克隆现有对象来创建新对象，从而提供了一种高效的方式来初始化相似对象，特别是当创建新对象的成本较高时。

在Java中，原型模式通常利用Cloneable接口和Object.clone()方法来实现。下面是一个简单的示例：

1.抽象原型接口 (`Prototype`)

为了统一管理原型对象的复制行为，可以定义一个接口，要求其实现类提供克隆自己的方法。

public interface Prototype extends Cloneable {
    Prototype clone() throws CloneNotSupportedException;
}

2.具体原型类 (`ConcretePrototype`)

具体原型类实现了Prototype接口，并重写clone()方法以提供对象的深复制或浅复制。

public class ConcretePrototype implements Prototype {
    private String id;

    public ConcretePrototype(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public Prototype clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (ConcretePrototype) super.clone();
    }
}

3.使用示例

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            ConcretePrototype original = new ConcretePrototype("001");
            Prototype cloned = original.clone();
            System.out.println("Original ID: " + original.getId());
            System.out.println("Cloned ID: " + cloned.getId());

            // 修改克隆对象的ID，验证深浅复制
            cloned.setId("002");
            System.out.println("After changing cloned ID:");
            System.out.println("Original ID: " + original.getId());
            System.out.println("Cloned ID: " + cloned.getId());
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

原型模式提供了一种高效创建具有相同或相似初始状态对象的方法，特别是在创建新对象成本较高的情况下。它简化了对象的创建过程，但也需要注意深浅克隆的处理，以及由此可能引发的类型转换问题和设计原则的考量。使用原型模式时，开发者应当权衡其带来的性能优势与潜在的设计复杂度，确保模式的应用能有效提升系统的整体性能和可维护性。

4.优点

性能提升：通过克隆现有对象而非重新创建，可以显著减少对象初始化的时间和资源消耗。
简化对象创建逻辑：对于复杂的对象结构，原型模式可以简化创建过程，尤其是当对象配置或状态设置较为复杂时。

5.缺点

深浅克隆问题：默认的clone()方法执行的是浅复制，对于包含引用类型成员变量的对象，可能需要额外处理以实现深复制。
违反单一职责原则：对象既要负责自身的业务功能，又要负责克隆自身，这在一定程度上违背了单一职责原则。
类型转换问题：因为Object.clone()返回的是一个Object，所以通常需要强制类型转换，增加了代码的复杂性和潜在的运行时风险。