原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，它允许通过复制现有的对象来创建新对象，而不是从头开始创建。这种模式适用于创建对象的成本较高，或者创建过程复杂的场景。在原型模式中，有一个原型对象，其他对象可以通过克隆这个原型对象来创建。

原型模式的常用应用场景

对象创建成本高：如数据库连接、网络连接等对象的创建，克隆已有对象比重新创建更高效。
避免重复初始化：当对象的初始化过程复杂，且多个对象的初始状态相同，可以使用原型模式。
动态配置对象：在运行时根据不同的配置创建对象。

代码示例

<?php

class Client {
    private $name;

    public function __construct($name) {
        // 超级费时或者超级费资源
        sleep(5);


        $this->name = $name;
    }

    public function getName() {
        return $this->name;
    }

    public function setName($name) {
        $this->name = $name;
    }
}

echo date("H:i:s") . "\n";
$clientA = new Client("A");
echo date("H:i:s") . $clientA->getName() . "\n";

// 未使用原型模式
$clientB = new Client("B");
echo date("H:i:s") . "------------------未使用原型模式\n";
echo $clientB->getName() . "\n";

// 使用了原型模式
$clientC = clone $clientA;
$clientC->setName("C");
echo date("H:i:s") . "------------------使用了原型模式\n";
echo date("H:i:s") . $clientC->getName() . "\n";

原型模式的优缺点

优点

性能提升：当创建对象的过程复杂且耗时，使用克隆操作可以显著提高性能。
简化创建过程：避免了重复执行复杂的初始化代码，直接克隆已有对象即可。
可扩展性：可以在运行时动态地添加或删除原型。

缺点

克隆方法实现复杂：对于包含复杂引用类型的对象，实现克隆方法可能会很复杂。
深克隆与浅克隆问题：需要根据需求正确处理深克隆和浅克隆，否则可能会导致数据不一致。

PHP中深克隆与浅克隆

浅克隆（Shallow Copy）

浅克隆只是复制对象的属性值。当对象的属性是值类型（像整数、字符串、布尔值等）时，会复制其值；而当属性是引用类型（如对象、数组）时，只会复制引用，也就是克隆对象和原对象的引用类型属性会指向同一个内存地址。下面举个详细的例子来说明

<?php
class Address {
    public $street;

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

class Person {
    public $name;
    public $address;

    public function __construct($name, Address $address) {
        $this->name = $name;
        $this->address = $address;
    }
}

// 创建一个 Person 对象
$originalAddress = new Address("123 Main St");
$originalPerson = new Person("John", $originalAddress);

// 浅克隆
$clonedPerson = clone $originalPerson;

echo "Original Person's Street: ". $originalPerson->address->street. "\n";
echo "Cloned Person's Street: ". $clonedPerson->address->street. "\n";
echo "---------------------------------------------------". "\n";

// 修改克隆对象的地址属性
$clonedPerson->address->street = "456 Elm St";

echo "Original Person's Street: ". $originalPerson->address->street. "\n";
echo "Cloned Person's Street: ". $clonedPerson->address->street. "\n";

对克隆对象的 address 属性的 street 进行修改，结果原对象的 address 属性的 street 也被改变了，这是因为浅克隆只是复制了引用。

深克隆（Deep Copy）

深克隆会递归地复制对象的所有属性，包含引用类型的属性。也就是说，克隆对象和原对象的所有属性都会有各自独立的内存空间，修改克隆对象的属性不会影响原对象。同样的例子，这次使用的事深克隆。

<?php
class Address {
    public $street;

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

class Person {
    public $name;
    public $address;

    public function __construct($name, Address $address) {
        $this->name = $name;
        $this->address = $address;
    }

    public function __clone() {
        $this->address = clone $this->address;
    }
}

// 创建一个 Person 对象
$originalAddress = new Address("123 Main St");
$originalPerson = new Person("John", $originalAddress);

// 深克隆
$clonedPerson = clone $originalPerson;

echo "Original Person's Street: ". $originalPerson->address->street. "\n";
echo "Cloned Person's Street: ". $clonedPerson->address->street. "\n";
echo "---------------------------------------------------". "\n";

// 修改克隆对象的地址属性
$clonedPerson->address->street = "456 Elm St";

echo "Original Person's Street: ". $originalPerson->address->street. "\n";
echo "Cloned Person's Street: ". $clonedPerson->address->street. "\n";

创建 $originalPerson 对象后，使用 clone 关键字进行克隆，由于重写了 __clone() 方法，所以实现了深克隆。
修改克隆对象的 address 属性的 street，原对象的 address 属性的 street 不会受影响。

原型模式如何选择克隆方式

在原型模式中，需要特别注意深克隆和浅克隆的问题。下面从不同角度进行详细分析：

从数据一致性角度

浅克隆风险：浅克隆仅复制对象属性的值，对于引用类型的属性，只是复制引用，而非对象本身。这意味着克隆对象和原对象的引用类型属性会指向同一内存地址。如果在后续操作中修改了克隆对象中引用类型属性的值，原对象中对应的属性值也会随之改变，可能破坏数据的独立性和一致性。
- 例如，在一个图形绘制系统中，每个图形对象都有一个 Style 对象来存储其样式信息（如颜色、线条粗细等）。若使用浅克隆创建新的图形对象，当修改克隆图形的 Style 属性时，原图形的 Style 属性也会被修改，这可能导致绘制结果不符合预期。
深克隆优势：深克隆会递归地复制对象的所有属性，包括引用类型的属性。这样，克隆对象和原对象的所有属性都有各自独立的内存空间，修改克隆对象的属性不会影响原对象，能更好地保证数据的一致性。

从业务需求角度

业务逻辑依赖：不同的业务场景对克隆对象和原对象之间的关系有不同的要求。如果业务逻辑要求克隆对象和原对象完全独立，互不影响，那么就需要使用深克隆。
- 例如，在一个文档编辑系统中，用户复制一份文档进行修改，修改后的文档不应影响原文档的内容，此时就需要对文档对象进行深克隆。
数据共享需求：如果业务场景允许克隆对象和原对象共享部分数据，以节省资源和提高性能，那么浅克隆可能更合适。
- 例如，在一个电商系统中，商品的分类信息对于同一类别的商品是相同的。当创建新的商品对象时，可以使用浅克隆共享分类信息对象，避免重复创建相同的分类信息。

总结

综上所述，在原型模式中，需要根据具体的业务需求、数据一致性要求以及性能和资源的考虑，谨慎选择使用深克隆还是浅克隆。

初识设计模式——原型模式（Prototype Pattern）