类图+案例+代码详解：软件设计模式----原型模式

5、原型模式

通过复制现有对象来创建新对象，避免从零开始构建，就像 “复印文件” 一样。

克隆的核心是复用现有对象状态

用 克隆熊猫 举例，秒懂原理

假设你有一只熊猫对象（属性：名字、年龄、毛色），想快速创建 10 只一模一样的熊猫：

不用原型模式： 每次 new 一个熊猫，手动设置所有属性（名字 =“盼盼”，年龄 = 3 岁，毛色 = 黑白…），重复劳动。
用原型模式： 直接复制（克隆）已有的熊猫对象，新对象会继承所有属性，只需修改少数不同的地方（比如名字改成 “圆圆”）。

原型模式的核心角色（3 步走）

1. 原型（Prototype）： 定义克隆自己的接口（如clone()方法）。
2. 具体原型（Concrete Prototype）： 实现克隆逻辑，比如熊猫类。
3. 客户端（Client）： 通过复制原型创建新对象。

为什么要用原型模式？

场景对比：
创建复杂对象时： 比如一个游戏角色有 100 个属性，从零创建容易出错，复制现有角色更高效。
需要多次创建相似对象时： 比如电商网站生成 100 个 “默认地址” 模板，复制比新建更快。

核心优势

1. 减少重复初始化： 直接复制现有对象状态，比 new 对象后再设值更高效。
2. 方便扩展对象类型： 新增角色时，只需复制现有原型并修改部分属性，无需修改创建逻辑。
3. 隔离对象创建细节： 客户端不用知道对象如何构建，只需复制原型。

代码示例

// 1. 原型接口：实现Cloneable接口并覆盖clone方法  
class Panda implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    private String color = "黑白"; // 共享属性，所有熊猫默认毛色相同
    
    public Panda(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    // 克隆方法（浅拷贝）
    @Override
    protected Panda clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Panda) super.clone();
    }
    
    //  setter/getter
    public void setName(String name) { this.name = name; }
    public String getName() { return name; }
    public void setAge(int age) { this.age = age; }
    public int getAge() { return age; }
    public String getColor() { return color; }
}

// 2. 客户端：复制原型创建新对象  
public class PrototypeDemo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        // 初始原型：熊猫“盼盼”
        Panda original = new Panda("盼盼", 3);
        
        // 克隆出熊猫“圆圆”
        Panda clone1 = original.clone();
        clone1.setName("圆圆");
        clone1.setAge(2);
        
        // 克隆出熊猫“团团”
        Panda clone2 = original.clone();
        clone2.setName("团团");
        clone2.setAge(4);
        
        // 输出结果
        System.out.println("原型：" + original.getName() + 
                          "，年龄：" + original.getAge() + 
                          "，毛色：" + original.getColor());
        System.out.println("克隆1：" + clone1.getName() + 
                          "，年龄：" + clone1.getAge() + 
                          "，毛色：" + clone1.getColor());
        System.out.println("克隆2：" + clone2.getName() + 
                          "，年龄：" + clone2.getAge() + 
                          "，毛色：" + clone2.getColor());
    }
}

深拷贝 vs 浅拷贝

• 浅拷贝： 只复制对象本身，不复制其引用的对象（如上面的clone()方法）。
  → 若原型中有数组或集合，克隆对象会和原型共享该数据，修改会互相影响。
• 深拷贝： 递归复制所有引用的对象（需手动实现）。
  → 如序列化对象后再反序列化，确保克隆对象完全独立。

1. 原型模式和工厂模式的区别
   • 工厂模式：根据参数 “新建” 对象（从无到有）。
   • 原型模式：根据现有对象 “复制” 新对象（从有到有）。
2. 实际场景举例
   • 游戏中复制 NPC：怪物、NPC 的属性通过复制原型快速生成。
   • Spring 框架中的Bean复制：通过BeanUtils.cloneBean()复制对象。