PHP 设计模式之原型模式

作者：辰风沐阳阅读：58 发布时间：2026-05-21 上次更新：2026-05-21

[TOC]

#### 1. 原型模式
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原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，它通过复制现有的实例来创建新的对象，而不是通过实例化类

它的核心思想是：

> 不通过 `new` 创建对象，而是通过复制（克隆）已有对象来创建新对象

PHP 天然支持原型模式，因为提供了 `clone` 关键字以及 `__clone` 魔术方法

原型模式的核心就一句话：已有对象作为模版，通过 clone 快速创建新对象

```php
class Demo
{
    public $object;

public function __clone()
    {
        // 深拷贝处理
        $this->object = clone $this->object;
    }
}

$demo1 = new Demo();
$demo1->object = new stdClass();
$demo1->object->value = '你好';

$demo2 = clone $demo1;
$demo2->object->value = 'Hello';

echo $demo1->object->value; // 你好
```

#### 2. 为什么需要原型模式
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在实际开发中，有些对象的创建过程可能比较复杂，遇到以下几种情况使用原型模式非常合适：

+ 对象创建成本高昂：构造函数需要读取数据库、加载复杂配置或调用第三方 API（直接 `new` 会消耗大量资源）
+ 需要创建多个相似对象：新对象与现有对象只有少量属性不同，克隆后只需修改差异部分即可

```php
class User
{
    public function __construct()
    {
        echo "初始化用户..." . date('Y-m-d H:i:s') . "\n";
        // 模拟复杂初始化
        sleep(2);
    }
}

// 创建对象（每次 new 都要重复执行复杂逻辑）
// $user1 = new User();
// $user2 = new User();
// $user3 = new User();

// 此时可以使用原型模式，这样只初始化一次，后续对象通过复制获得（避免重复执行复杂逻辑）
$user1 = new User();
$user2 = clone $user1;
$user3 = clone $user1;
```

#### 3. 浅拷贝与深拷贝（重点解析）
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PHP 的 `clone` 默认执行的是浅拷贝，这是使用 PHP 原型模式时最需要注意的地方

+ 浅拷贝：只复制对象本身的标量属性（如 int/string），对于对象内部的引用类型，只会复制其引用（内存地址）
  + 这意味着修改克隆体中的引用对象，会影响原型中的对应对象
+ 深拷贝：不仅复制对象本身，还会递归地复制其内部引用的所有对象，确保新旧对象完全独立

简单来说，PHP 的 `clone` 关键字是浅拷贝：

+ 普通属性复制值
+ 对象属性复制引用

```php
class Profile
{
    public $address;
}

class User
{
    public $name;
    public $profile;
    public $likes = ['html'];
}

$user1 = new User();

$user1->name = "张三";
// 这里需要特别注意，profile 是一个对象（user1 和 user2 的 profile 将指向同一个对象）
$user1->profile = new Profile();
$user1->profile->address = "北京";

$user2 = clone $user1;
$user2->name = "李四";
$user2->profile->address = "上海";

echo $user1->name; // 张三
echo $user1->profile->address; // 上海

array_push($user2->likes, 'css');

print_r($user1->likes); // ["html"]
print_r($user2->likes); // ["html", "css"]
```

如何实现深拷贝 ？

可以在 `__clone` 方法中手动对内部的引用对象再次执行 `clone`，或利用序列化和反序列化来实现彻底的深拷贝

方式一：在 `__clone` 中手动克隆子对象（推荐）

```php
class Profile
{
    public $address;
}

class User
{
    public $profile;

public function __clone()
    {
        // 手动克隆内部的子对象，切断引用关联
        $this->profile = clone $this->profile;
    }
}

$user1 = new User();
$user1->profile = new Profile();
$user1->profile->address = "北京";

$user2 = clone $user1;
$user2->profile->address = "上海";

echo $user1->profile->address; // 北京
echo $user2->profile->address; // 上海
```

方式二：使用序列化（适用于极其复杂的嵌套结构）

```php
public function __clone()
{
    // 将对象序列化为字符串再反序列化回来，从而生成全新的独立对象
    $this->profile = unserialize(serialize($this->profile));
}
```

#### 4. 实际应用场景（游戏角色工厂）
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假设我们要开发一个游戏，战士和法师都有共同的初始化逻辑（如加载模型、绑定动画），但每次创建都要设置不同的名字

```php
// 抽象角色类
abstract class Character
{
    public $name;
    public $model;
    public $skills = [];

abstract public function __clone();
}

// 具体角色：战士
class Warrior extends Character
{
    public function __construct()
    {
        // 模拟耗时的初始化操作
        $this->model = "加载重型铠甲模型...";
        $this->skills = ["普通攻击", "重击"];
    }

public function __clone()
    {
        // 确保技能数组是独立的（虽然数组在PHP中默认按值传递，但如果是对象数组则需深拷贝）
        $this->name = ""; // 重置名字，由外部赋予
    }
}

// 角色工厂
class CharacterFactory
{
    private $warriorPrototype;

public function __construct()
    {
        // 预先创建一个初始化好的原型对象
        $this->warriorPrototype = new Warrior();
    }

public function createWarrior(string $name): Warrior
    {
        $warrior = clone $this->warriorPrototype; // 快速克隆
        $warrior->name = $name; // 仅修改差异属性
        return $warrior;
    }
}

// 客户端使用
$factory = new CharacterFactory();
$hero1 = $factory->createWarrior("亚瑟");
$hero2 = $factory->createWarrior("吕布");

echo $hero1->name . " 的技能: " . implode(", ", $hero1->skills) . "\n";
echo $hero2->name . " 的技能: " . implode(", ", $hero2->skills) . "\n";
```

#### 5. 面试常见问题
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##### PHP 原型模式是什么 ？

原型模式是一种创建型设计模式，通过 `clone` 关键字克隆已有对象创建新对象，而不是使用 `new` 关键字实例化

##### clone 默认是浅拷贝还是深拷贝 ？

PHP 的 `clone` 默认是浅拷贝，也就是：普通属性复制值、对象属性复制引用

##### 如何实现深拷贝 ？

在 `__clone` 方法中手动对内部引用的对象再次执行 `clone`，如果是复杂的嵌套结构可以使用序列化和反序列化

##### 哪些场景适合原型模式 ？

常见场景：

+ Query Builder（查询构造器）
+ 配置对象
+ 表单对象
+ 模板对象
+ 缓存对象
+ 大量相似对象场景

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