一.概念

原型模式是一种创建型设计模式，它的主要思想是通过复制现有对象来创建新对象，而不是通过实例化一个类来创建。在原型模式中，我们称被复制的对象为原型（Prototype），新创建的对象为克隆体（Clone）。
在Java中，使用原型模式可以通过实现Cloneable接口和重写Object类的clone()方法来实现。
以下是原型模式的工作原理：

1. 首先，需要定义一个需要克隆的原型类，并实现Cloneable接口。
2. 在Cloneable接口中定义了一个clone()方法，该方法返回一个与原型对象相同的新对象。
3. 当需要创建新对象时，可以先通过调用原型对象的clone()方法来创建一个新对象，然后再根据需要修改新对象的属性。
   优缺点
   原型模式的优点包括：
4. 提高对象创建效率：使用原型模式创建对象比使用new方法创建对象更加高效，因为克隆操作不需要进行类的初始化等操作。
5. 简化对象的创建过程：原型模式可以简化创建对象的过程，避免了重复创建相似对象的过程。
6. 支持动态配置：可以根据需要进行动态配置，即根据原型对象创建多个变体对象。
   原型模式的缺点包括：
7. 克隆对象破坏单一职责原则：克隆对象需要对原型对象的属性进行拷贝，这可能会导致对象破坏单一职责原则。
8. 克隆对象需要与原型类保持一致：克隆对象需要与原型对象保持一致，否则可能会导致不一致的状态。

二.原型模式详解

原型模式结构

原型模式包含以下3个角色：
Prototype（抽象原型类）：它是声明克隆方法的接口，是所有具体原型类的公共父类，它可以是抽象类也可以是接口，甚至还可以是具体实现类。
ConcretePrototype（具体原型类）：它实现在抽象原型类中声明的克隆方法，在克隆方法中返回自己的一个克隆对象。
Client（客户类）：在客户类中，让一个原型对象克隆自身从而创建一个新的对象，只需要直接实例化或通过工厂方法等方式创建一个原型对象，再通过调用该对象的克隆方法即可得到多个相同的对象。
深克隆与浅克隆
深拷贝与浅拷贝
原型模式使用
通用实现方法
抽象原型类代码：

public abstract class Prototype {public abstract Prototype clone();
}

具体原型类代码

public class ConcretePrototype extends Prototype {private String name; // 成员变量public void setName(String name) {this.name = name;}public void getName() {return this.name;}// 克隆方法实现public Prototype clone() {Prototype prototype = new ConcretePrototype(); // 创建新对象prototype.setName(this.name);return prototype;}
}

java语言中clone（）和cloneable接口
所有java类均继承自java.long.Object类，Object类提供了一个clone方法，可以将一个java对象复制一份。因此在java中可以直接使用Object提供clone方法来实现对象的浅克隆
注意能实现克隆的java类都必须实现一个标识接口Cloneable，表示这里java类支持被复制。如果没有实现这个接口调用clone方法，java编译器将抛出CloneNotSupportedException异常：

public class ConcretePrototype implements Cloneable {public Prototype clone() {Object object = null;try {object = super.clone(); // 浅克隆} catch (CloneNotSupportedException exception) {System.err.println("Not support Cloneable");}return (Prototype)object;}
}

为了获取对象的一个克隆，可以直接利用Object类的clone方法：

1. 在派生类中覆盖基类的clone方法，声明为public
2. 在派生了中的clone方法中调用super.clone
3. 派生类需要实现Cloneable接口
   应用举例
   题目：
   某数据处理软件需要增加一个图表复制功能。在图表对象（DataChart）中包含一个数据集对象(DataSet)。数据集对象用于封装要显示的数据，用户可以通过界面上的复制按钮将该图表复制一份，复制后，即可得到新的图表对象，然后可以修改新图表的编号、颜色、数据。试用原型模式设计软件实现深克隆。
   

DataChart 类包含一个 DataSet 对象，在复制 DataChart 对象的同时将
复制 DataSet 对象，因此需要使用深克隆技术，可使用流来实现深克隆。其中Serializable是java.io包中定义的、用于实现Java类的序列化操作而提供的一个语义级别的接口。Serializable序列化接口没有任何方法或者字段，只是用于标识可序列化的语义。实现了Serializable接口的类可以被ObjectOutputStream转换为字节流，同时也可以通过ObjectInputStream再将其解析为对象。故我们实现这个接口即可使用流来实现深克隆

三.原型管理器

原型管理器实现
原型管理器(Prototype Manager)是将多个原型对象存储在一个集合中供客户端使用，它是一个专门负责克隆对象的工厂，其中定义了一个集合用于存储原型对象， 如果需要某个原型对象的一个克隆，可以通过复制集合中对应的原型对象来获得。 在原型管理器中针对抽象原型类进行编程，以便扩展。 其结构如图所示：

其中原型管理器ProtptypeManager类的实现代码如下

package prototype_pattern;import java.util.Hashtable;/*** @author Cnc_hzf* @date 2022/4/22 15:00*/
public class PrototypeManager {private Hashtable prototypeTable = new Hashtable(); // 使用Hashtable存储原型对象public PrototypeManager() {prototypeTable.put("A", new ConcretePrototypeA());prototypeTable.put("B", new ConcretePrototypeB());}public void add(String key, Prototype prototype) {prototypeTable.put(key, prototype);}public Prototype get(String key) {Prototype clone = ((Prototype) prototypeTable.get(key)).clone(); // 通过克隆方法创建新对象return clone;}
}

在实际开发中可以将PrototypeManger设计为单例类，确保系统中有且仅有一个PrototypeManager对象，这样既有利于节省系统资源，还可以更好地对原型管理器对象进行控制。
原型管理器应用举例
问题描述：
某公司需要创建一个公文管理器，公文管理器中需要提供一个集合对象来存储一些公文模板，用户可以通过复制这些模板快速的创建新的公文，试使用带有原型管理器的原型模式来设计该公文管理器并使用Java代码编程模拟。

其中，OfficialDocument （抽象公文类）充当抽象原型类，其子类 FAR（Feasibility Analysis
Report，可行性分析报告）和 SRS（Software Requirements Specification，软件需求规格说明书）充当具体原型类，PrototypeManager 充当原型管理器。