原型（Prototype）

一句话意图：用复制已有实例的方式来创建新对象，而不是从零构造，从而避开昂贵的初始化。

适用场景

• 对象创建代价高（读配置、查库、算解析），且新对象与某已有对象高度相似。
• 需要动态加载并「克隆」出运行时才确定类型的产品。
• 造一批仅少量字段不同的对象（如一批带默认值的报表模板）。

结构与角色

角色	职责
Prototype	声明 clone() 的抽象
ConcretePrototype	实现克隆逻辑，返回自身副本
Client	调用 clone() 得到新对象

Java 示例

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 浅拷贝：只复制值类型与引用本身，引用指向同一个对象
class Resume implements Cloneable {
    String name;
    List<String> skills = new ArrayList<>();   // 引用类型

    public Resume(String name) { this.name = name; }

    @Override
    public Resume clone() {
        try {
            return (Resume) super.clone();      // 浅拷贝
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError("已实现 Cloneable", e);
        }
    }

    // 深拷贝：对引用类型也新建一份，避免两个对象共享同一 List
    public Resume deepClone() {
        Resume copy = new Resume(this.name);
        copy.skills = new ArrayList<>(this.skills); // 复制元素
        return copy;
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Resume a = new Resume("张三");
        a.skills.add("Java");

        Resume b = a.clone();        // 浅拷贝：b.skills 与 a.skills 是同一个 List
        b.skills.add("Go");          // 会同时影响 a
        System.out.println(a.skills); // [Java, Go]

        Resume c = a.deepClone();    // 深拷贝：互不影响
        c.skills.add("Rust");
        System.out.println(a.skills); // 仍为 [Java, Go]
    }
}

Cloneable 是标记接口，Object.clone() 是浅拷贝；未实现 Cloneable 时调用会抛 CloneNotSupportedException。生产代码更推荐拷贝构造器或序列化反序列化做深拷贝。

优缺点

优点	缺点
跳过高成本初始化，克隆快	深拷贝实现复杂（循环引用、嵌套集合）
运行时新增产品无需改客户端	Cloneable/clone() 语义反直觉，易踩浅拷贝坑
可保存对象状态并复制	拷贝构造仍要逐个字段赋值，字段多时易漏

与相似模式的区别

• vs 工厂：工厂 new 出新对象；原型从现有对象复制，类型由被克隆者决定。
• vs 拷贝构造器：拷贝构造器是显式 API、可控；clone() 是语言特性但更易误用。

JDK 与框架中的实例

• ArrayList、HashMap 等都实现了 clone()，默认浅拷贝。
• 数组的 array.clone()：对基本类型是值拷贝，对引用类型是引用拷贝。
• Spring 的 prototype 作用域：注意同名不同义——它指「每次获取都新建实例」，与 GoF 原型的「克隆」不是一回事。

深拷贝的常见实现

1. 手写拷贝构造器：逐字段复制，引用字段再 new，可控但字段多时易漏。
2. clone() + 手动深拷贝引用字段：super.clone() 后修正集合/对象字段。
3. 序列化/反序列化（Java 原生或 JSON）：省心，但要求对象可序列化、性能较低。
4. 第三方属性拷贝工具（默认多为浅拷贝，注意甄别）。

实践要点与坑

• 优先拷贝构造器 / 静态工厂（如 new Resume(other)），显式可控、不必实现 Cloneable。
• 深拷贝需逐层复制引用对象；对象图存在循环引用时，序列化方式也需谨慎。
• 原型对象应尽量不可变或在使用前确定，避免克隆后被外部改动串味。
• 需要「一批仅少量字段不同」的对象时，先造一个模板再 clone 微调，比逐个 new 省事。

一句话记忆

对象太贵就「复制一份」：浅拷贝共享引用、深拷贝各管各的，优先用拷贝构造器而非 clone()。

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详解见 创建型原型模式。