原型模式（Prototype Pattern）是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。
意图：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。
主要解决：在运行期建立和删除原型。
何时使用： 1、当一个系统应该独立于它的产品创建，构成和表示时。 2、当要实例化的类是在运行时刻指定时，例如，通过动态装载。 3、为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时。 4、当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。建立相应数目的原型并克隆它们可能比每次用合适的状态手工实例化该类更方便一些。
如何解决：利用已有的一个原型对象，快速地生成和原型对象一样的实例。
关键代码： 1、实现克隆操作，在 JAVA 继承 Cloneable，重写 clone()，在 .NET 中可以使用 Object 类的 MemberwiseClone() 方法来实现对象的浅拷贝或通过序列化的方式来实现深拷贝。 2、原型模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型（易变类）之间的耦合关系，它同样要求这些"易变类"拥有稳定的接口。
应用实例： 1、细胞分裂。 2、JAVA 中的 Object clone() 方法。
优点： 1、性能提高。 2、逃避构造函数的约束。
缺点： 1、配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。 2、必须实现 Cloneable 接口。
使用场景： 1、资源优化场景。 2、类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。 3、性能和安全要求的场景。 4、通过 new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。 5、一个对象多个修改者的场景。 6、一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。 7、在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone 的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。原型模式已经与 Java 融为浑然一体，大家可以随手拿来使用。
注意事项：与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是，原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的。浅拷贝实现 Cloneable，重写，深拷贝是通过实现 Serializable 读取二进制流。
1、客户角色
客户类提出创建对象的请求
2、抽象原型角色
这是一个抽象角色，通常由一个接口或者抽象类实现，此角色给出所有具体原型类所需的接口
3、具体原型角色
被复制的角色，此角色需要实现抽象的原型角色所要求的接口
原型模式示例
定义一个抽象原型角色，抽象类，实现Cloneable接口：
public abstract class Prototype implements Cloneable
{
public Prototype clone()
{
Prototype prototype = null;
try
{
prototype = (Prototype)super.clone();
}
catch (CloneNotSupportedException e)
{
e.printStackTrace();
}
return prototype;
}
public abstract void show();
}
定义一个具体原型角色，继承Prototype类：
public class ConcretePrototype extends Prototype
{
public void show()
{
System.out.println("ConcretePrototype.show()");
}
}
定义一个客户端调用：
public class Client
{
public static void main(String[] args)
{
ConcretePrototype cp = new ConcretePrototype();
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
ConcretePrototype clonecp = (ConcretePrototype)cp.clone();
clonecp.show();
}
}
}
比方说一个类实例很有用的时候，就可以使用原型模式去复制它。不过原型模式单独用得不多，一般是和其他设计模式一起使用。
原型模式在Java中的应用及解读
既然原型模式的关注点是在于通过克隆自身来获取一个和自身一样的对象，那其实只要是实现了Cloneable接口的类都可以算是原型模式的应用，比如ArrayList吧：
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
...
public Object clone() {
try {
ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn‘t happen, since we are Cloneable
throw new InternalError();
}
}
...
}
程序中获取到了一个ArrayList的实例arrayList，我们完全可以通过调用arrayList.clone()方法获取到原ArrayList的拷贝。
原型模式的优点
原型模式是一种类的创建模式，可以看到到目前为止的四种创建型模式，客户端（调用方）都没有直接new一个类实例出来。把new一个类实例的动作由客户端（调用方）交给别人做而不是自己做，这就是创建型模式的宗旨。
使用原型模式创建对象比直接new一个对象在性能上好得多，因为Object类的clone()方法是一个native方法，它直接操作内存中的二进制流，特别是复制大对象时，性能的差别非常明显。
使用原型模式的另一个好处是简化对象的创建，使得创建对象就像普通的复制黏贴一样简单。
原文：https://www.cnblogs.com/xiaojiesir/p/11066443.html