一、什么是原型模式

如果对象的创建成本比较大，而同一个类的不同对象之间差别不大（大部分成员属性都相同），可以利用对已有对象（原型）进行拷贝的方式来创建新对象，以达到节省创建时间的目的，这就是原型模式。

原型模式的使用场景：

如果想要获取一个和原有对象状态一致（数据一致、属性一致）的新对象，但是遇到以下问题的情况下，就可以使用原型模式。

1、对象中的数据需要得到复杂的计算，如排序、计算哈希值等，或者从 RPC、网络、数据库、文件系统等非常慢速的 IO 中读取。拷贝对象可以跳过这些过程和开销，直接得到这些数据。

2、对象达到当前状态需要调用很多过程和方法调用，为了避免调用者重复执行这些调用，可以直接拷贝对象一步到位。

那么什么情况下我们会想要获得一个和原有对象一样的新对象呢？

当一个对象A需要提供给对象B和对象C访问（也就是说对象B和对象C都依赖对象A）, 而且各个调用者可能需要修改对象A内部的值，如果不想对象B对对象A的变更影响到对象C对对象A的使用，就可以克隆出另一个对象A，让B和C分别依赖两个相互独立的对象A。

二、原型模式如何实现

只要在类中实现一个方法，使得对象调用这个方法后能得到一个和原对象一模一样的新对象，我们就可以说这个类实现了原型模式。

在讨论如何实现之前，需要知道什么是深拷贝和浅拷贝。

我们知道，将一个对象存储到变量中，这个变量其实存储的是对象的引用，或者说存的是对象在内存中的地址。当把这个变量赋值给另一个变量的时候，两个变量存储的都是对象的地址，对象在内存空间中只有一份。同样的道理，如果一个对象A里面既有标量成员，也有对象成员，那么对象A也只是持有对象成员的引用。

假设有一个Row 行对象，里面包含2个字段成员属性，一个是标量成员id，一个是对象成员 Field_A。

对象Row拷贝出一个新对象Row，且两个对象Row的Field_A成员指向的是内存空间的同一个内容（同一个地址），那么说明 Field_A 对象没有被拷贝，依旧只有一份，这种情况就是浅拷贝。

简单的来说，浅拷贝就是值拷贝了表层的对象 Row ，没有拷贝对象Row内部的对象 Field_A。对浅拷贝出来的新对象的变更依旧可能会影响原对象。

如果 拷贝对象Row 的时候，里面的 Field_A 对象也拷贝了一份，那么这种情况就是深拷贝。

浅拷贝的实现方式在各个语言中基本都有方法和函数直接提供，例如python中的copy.copy()、java中Object 类的 clone() 方法、PHP中的clone关键字。

深拷贝则有两种实现方式：

一种是递归的对对象进行浅拷贝，直到要拷贝的最内层对象只包含基本数据类型数据，没有引用对象为止。

另一种最简单粗暴实用，就是直接对对象进行序列化，再对反序列化得到新对象。

原型模式下，基本都是以深拷贝的方式进行对象拷贝，否则对 拷贝对象 的更改依旧会 影响到 原对象，原型模式就失去了意义。

下面以PHP语言为例。

浅拷贝示例

PHP 中可以使用 clone 关键字进行浅拷贝的克隆对象。

<?php
class Inner{
  public $i = 0;

  public function __construct($i)
  {
    $this->i = $i;
  }

  public function incr(){
    $this->i++;
  }

  public function getInt(){
    return $this->i;
  }
}

class Test{
  public $name;
  public $inner;

  public function __construct($name, Inner $inner)
  {
      $this->name = $name;
      $this->inner = $inner;
  }

  public function getInner(){
    return $this->inner;
  }
}

$inner = new Inner(10);
$t1 = new Test('zbp',$inner);

$t2 = clone $t1;	// 浅拷贝
$t2->getInner()->incr();

var_dump($t1->getInner()->getInt());	// 11
var_dump($t2->getInner()->getInt());	// 还是11 说明t1和t2中的inner对象是同一个inner对象

一般而言，如果我们在克隆对象之后还希望自动对新对象的属性做一些变更，可以通过重写__clone()方法来做到。

如果在类中设置一个空的，且访问权限为 private 的 __clone() 方法的话，可以起到禁止通过clone关键字克隆的作用。当然，这个方法无法禁止通过 serialize()序列化函数 和 unserialize() 反序列化函数 实现的深拷贝。

private function __clone(){}

深拷贝示例

PHP 中可以使用 serialize()序列化函数 和 unserialize() 反序列化函数实现深拷贝。

$inner = new Inner(10);
$t1 = new Test('zbp',$inner);

$t2 = unserialize(serialize($t1));
$t2->getInner()->incr();

var_dump($t1->getInner()->getInt());    // 10
var_dump($t2->getInner()->getInt());    // 11 说明t1和t2中的inner对象不是同一个inner对象，而是相互独立的两个对象

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