一、基础概念

原型模式通过复制已有对象作为原型，通过复制该原型来返回一个新对象，而不是新建对象，说白了就是不断复制相同的对象罢了。

二、UML类图

三、角色设计

角色	描述
抽象原型类	规定了具体的原型对象必须实现的clone()方法
具体原型类	实现抽象原型类的clone()方法，它是可以为复制的对象
访问类	使用具体原型类中的clone()方法来复制新的对象

四、案例分析

1、通用实现（浅克隆）

定义一个学生类，实现Cloneable接口并重写clone方法。

super.clone()是基于对象在内存中的二进制位面值进行复制的一种浅拷贝实现。它的优点是效率高,不需要进行逐字段复制，因此不会调用对象的构造函数，也就是不需要经历初始化的过程。

    @Overrideprotected Student clone(){Student student = null;try {student = (Student) super.clone();}catch (Exception e){e.printStackTrace();}return student;}

其内部属性有name和Teacher类，实现有参构造，get和set方法，重写toString()方法。

public class Student implements Cloneable{private String name;@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", teacher=" + teacher +'}';}private Teacher teacher;public Student(String name, Teacher teacher) {this.name = name;this.teacher = teacher;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Teacher getTeacher() {return teacher;}public void setTeacher(Teacher teacher) {this.teacher = teacher;}@Overrideprotected Student clone(){Student student = null;try {student = (Student) super.clone();}catch (Exception e){e.printStackTrace();}return student;}
}

写一个主方法测试：

    public static void main(String[] args) {Teacher teacher = new Teacher("赵老师");Student student = new Student("李四",teacher);Student clone = student.clone();clone.getTeacher().setName("老王老师");System.out.println(student);System.out.println(clone);}

运行结果如下：

运行完毕以后会发现一个问题，就是我克隆出来的学生换了新的老王老师以后，怎么原来学生对象的老师也变成了老王老师，这明显不对呀！

从运行的结果上分析，应该是teacher共用同一个内存地址，意味着复制的不是值，而是引用的地址，这正是浅拷贝的特征：

1、对基本数据类型进行值复制

2、对引用类型仅复制引用，没有复制引用的对象

解决办法是在clone时，需要深拷贝teacher对象，断开student和clone的teacher对象引用关系，使两者独立。

2、深克隆

Student类需要实现Serializable接口，并自定义了deepClone方法实现深克隆，每一行代码解释如下：

1、创建字节数组输出流，用于存放序列化后的二进制数据。

ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();

2、基于字节数组输出流创建对象输出流，用于序列化对象。

ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);

3、将当前对象写入对象输出流进行序列化，序列化后的二进制数据存入字节数组输出流。

oos.writeObject(this);

4、获取字节数组输出流中的数据（序列化后的二进制数据），封装为字节数组输入流。

ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());

5、基于字节数组输入流创建对象输入流，用于反序列化对象。

ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);

6、从对象输入流中读取流数据并反序列化生成对象，返回反序列化得到的学生对象副本。

return (Student) ois.readObject();

完整的关键代码如下：

public class Student implements Cloneable, Serializable {//构造、get和set方法、toString()方法省略public Student deepClone(){try{ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);oos.writeObject(this);ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);return (Student) ois.readObject();}catch (Exception e){e.printStackTrace();return null;}}}

总结起来，这段代码使用了序列化和反序列化来实现对象的深克隆，核心思路是将对象写入流，然后从流里再读出来克隆对象。

同时Teacher类也需要实现Serializable序列化接口，关键代码如下：

public class Teacher implements Serializable {}

但不需要实现深克隆，原因如下：

在通过序列化实现Student深克隆时，会自动将Student对象所引用的Teacher对象全部序列化，并在反序列化时重新创建出一个新的Teacher对象。

Teacher对象已经在这个序列化/反序列化的过程中被自动深克隆了，不需要再单独实现深克隆方法。

主方法测试：

    public static void main(String[] args) {Teacher teacher = new Teacher("赵老师");Student student = new Student("李四",teacher);Student clone = student.deepClone();clone.getTeacher().setName("老王老师");System.out.println(student);System.out.println(clone);}

运行结果如下：