在閻宏博士的《JAVA與模式》一書中開頭是這樣描述原型（Prototype）模式的：原型模式屬于對象的創建模式。通過給出一個原型對象來指明所有創建的對象的類型，然后用復制這個原型對象的辦法創建出更多同類型的對象。這就是選型模式的用意。

原型模式屬于創建型模式，創建型模式一般都是通過new來創建一個新對象，然后調用對象的相關操作。原型模式通過提供具有復制能力的clone方法來快速創建一個對象，在創建復雜對象的時候，可以快速創建對象。

原型模式的使用場景

1. 類的創建需要消耗大量的資源時，比如需要初始化大量的數據、占用過多的硬件資源時候，我們可以通過原型拷貝的形式來避免這些消耗；
2. 當一個類對象需要被共享操作時；因為各個調用者都可能修改操作對象，可以考慮用原型模式拷貝多個對象來操作。
3. 通過 new 產生一個對象需要非常繁瑣的數據準備或訪問權限，則可以使用原型模式。

原型模式的UML圖

PrototypePattern.png

組成角色

• 抽象原型接口（IPrototype）：定義一組具備clone能力的接口標準。
• 具體的原型類（ConcreteProtoType）：實現抽象原型接口的具體原型類。
• 客戶端：客戶端用戶。

案例場景
這里假設有個檔案庫，檔案庫有很多管理員都可以隨時查看管理學生的信息，新增學生聯系方式。

定義原型接口和具體的接口實現類

/**
 * 定義一個具備clone能力的抽象接口
 * @author Iflytek_dsw
 *
 */
abstract class Prototype {
    protected String name;
    protected ArrayList<String> telephoneList;
    
    public Prototype(String name){
        this.name = name;
        telephoneList = new ArrayList<>();
    }
    
    public void addTelephone(String telephone){
        telephoneList.add(telephone);
    }
    
    public void printTele(){
        for(String tele : telephoneList){
            System.out.println(tele);
        }
    }
    //具備克隆能力的接口
    public abstract Prototype clone();
}

/**
 * 具體實現類，
 * @author Iflytek_dsw
 *
 */
class StudentPrototype extends Prototype{

    public StudentPrototype(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public Prototype clone() {
        StudentPrototype prototype = new StudentPrototype(name);
        prototype.name = name;
        prototype.telephoneList = telephoneList;
        return prototype;
    }
}

/**
 * 具體原型實現類
 * @author Iflytek_dsw
 *
 */
class TeacherPrototype extends Prototype{

    public TeacherPrototype(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public Prototype clone() {
        TeacherPrototype prototype = new TeacherPrototype(name);
        prototype.name = name;
        prototype.telephoneList = telephoneList;
        return prototype;
    }
}

定義客戶端使用

public class Client {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Prototype prototype = new StudentPrototype("小李");
        prototype.addTelephone("152000000");
        prototype.addTelephone("152111111");
        System.out.println("原始類型值：");
        prototype.printTele();
        
        Prototype prototypeClone = prototype.clone();
        prototypeClone.addTelephone("1530000");
        System.out.println("Clone類型值：");
        prototypeClone.printTele();
        
        System.out.println("原始類型修改后值：");
        prototype.printTele();
    }
}

我們來看下具體的運行結果：

原始類型值：
152000000
152111111
Clone類型值：
152000000
152111111
1530000
原始類型修改后值：
152000000
152111111
1530000

通過上面可以看到，我們通過clone方法創建的對象經過操作后，它的值會響應它的原型。在某些場景下這種方式就把原型數據破壞了。在上面的clone方法中，我們直接將telephoneList變量直接賦值給克隆的對象，本質上這里只是將克隆對象的telephoneList只是原型的一個引用，我們沒有通過new重新創建，所以telephoneList在內存中的地址只有一個、副本和原型都是公用的，所以副本之間的操作會影響原型。這種方式就被稱之為“淺拷貝”。

原型模式是設計模式中非常簡單的一個模式，它的核心問題就是關于clone方法對原始對象的拷貝，對象拷貝(Object Copy)就是將一個對象的屬性拷貝到另一個有著相同類類型的對象中去。在程序中拷貝對象是很常見的，主要是為了在新的上下文環境中復用對象的部分或全部數據。這里需要注意兩種拷貝方式：淺拷貝和深拷貝。

淺拷貝和深拷貝

淺拷貝
淺拷貝是按位拷貝對象，它會創建一個新對象，新對象有著一份原始對象屬性值的精確拷貝。如果屬性是基本類型(比如基本數據類型、String類型)，拷貝的就是基本類型的值；如果屬性是內存地址（引用類型，對象），拷貝的就是內存地址 ，因此如果其中一個對象改變了這個地址，就會影響到另一個對象。常見的方式：

• 變量直接賦值

深度拷貝
深拷貝會拷貝所有的屬性,并拷貝屬性指向的動態分配的內存。當對象和它所引用的對象一起拷貝時即發生深拷貝。深拷貝相比于淺拷貝速度較慢并且花銷較大。常見的實現方式：

• 通過new創建類、成員變量的新對象；
• 通過序列化實現深拷貝，序列化將整個對象圖寫入到一個持久化存儲文件中并且當需要的時候把它讀取回來, 這意味著當你需要把它讀取回來時你需要整個對象圖的一個拷貝。這就是當你深拷貝一個對象時真正需要的東西。請注意，當你通過序列化進行深拷貝時，必須確保對象圖中所有類都是可序列化的。序列化這種方式有其自身的限制和問題：1、無法序列化transient變量, 使用這種方法將無法拷貝transient變量。2、太浪費效率，速度太慢。

上面我們介紹了自定義原型接口實現Clone方法，我們知道在Java中所有類都是集成Object實現，而Object類提供protected Object clone()方法對對象進行復制，子類當然也可以把這個方法置換掉，提供滿足自己需要的復制方法。對象的復制有一個基本問題，就是對象通常都有對其他的對象的引用。當使用Object類的clone()方法來復制一個對象時，此對象對其他對象的引用也同時會被復制一份

Java語言提供的Cloneable接口只起到在運行時期通知Java虛擬機可以安全地在這個類上使用clone()方法。通過調用這個clone()方法可以得到一個對象的復制。由于Object類本身并不實現Cloneable接口，因此如果所考慮的類沒有實現Cloneable接口時，調用clone()方法會拋出CloneNotSupportedException異常。

克隆滿足的條件

clone()方法將對象復制了一份并返還給調用者。所謂“復制”的含義與clone()方法是怎么實現的。一般而言，clone()方法滿足以下的描述：

1. 對任何的對象x，都有：x.clone()!=x。換言之，克隆對象與原對象不是同一個對象。
2. 對任何的對象x，都有：x.clone().getClass() == x.getClass()，換言之，克隆對象與原對象的類型一樣。
3. 如果對象x的equals()方法定義其恰當的話，那么x.clone().equals(x)應當成立的。

在JAVA語言的API中，凡是提供了clone()方法的類，都滿足上面的這些條件。JAVA語言的設計師在設計自己的clone()方法時，也應當遵守著三個條件。一般來說，上面的三個條件中的前兩個是必需的，而第三個是可選的。

總結

原型模式優點：
原型模式允許在運行時動態改變具體的實現類型。原型模式可以在運行期間，由客戶來注冊符合原型接口的實現類型，也可以動態地改變具體的實現類型，看起來接口沒有任何變化，但其實運行的已經是另外一個類實例了。因為克隆一個原型就類似于實例化一個類。

原型模式缺點：
原型模式最主要的缺點是每一個類都必須配備一個克隆方法。配備克隆方法需要對類的功能進行通盤考慮，這對于全新的類來說不是很難，而對于已經有的類不一定很容易，特別是當一個類引用不支持序列化的間接對象，或者引用含有循環結構的時候。

那么，如果上面的場景改成：每個人都可以查看備份檔案，但是原型不受副本影響，該怎么改呢？^~。