设计模式快速理解原型模式，及其在源码中的应用

Posted 2022-08-04 Java鱼仔

（一）什么是原型模式

在正常的开发过程中，百分之99的对象实例都是通过new进行创建的，但是在实际的场景中，还是存在一些不通过new生成对象实例的应用场景。

比如：需要生成大量类似的对象实例时，如果都通过new去创建，性能并不好。

又比如：通过很复杂的方式生成了一个对象，现在要再创建出一个类似的对象出来。

上面的两种应用场景都可以通过“拷贝”这个动作来实现，这种根据一个已有的原型对象，拷贝生成新的对象的方式，就是设计模式中的原型模式（prototype）。

在Java中，可以通过Cloneable接口和clone方法很好地实现原型模式。

（二）原型模式的简单例子

首先通过一个简单的例子让大家快速了解原型模式。

过年的时候公司给每个人发了一份邮件，这个邮件里除了署名和入职年份不一样以外，其他的内容都是相同的。比如：张三，这是你入职的第一年，祝你新年快乐XXXXX；李四，这是你入职的第二年，祝你新年快乐XXXXX。

这里的每一份邮件都可以理解为一个对象，而所有的对象实例都是相似的对象实例，因此就可以实用原型模式来拷贝生成这些重复的对象。

首先创建一个邮件对象，需要实现Cloneable接口：

public class Mail implements Cloneable
    private String name;
    private String content;
    private Integer years;
    Mail(String name,String content,Integer years)
        this.name = name;
        this.content = content;
        this.years = years;
        System.out.println("对象创建成功");
    
    private void showMail()
        System.out.println(name+"，这是你入职的第"+years+"年，"+content);
    

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException 
        System.out.println("拷贝成功");
        return super.clone();
    

    public void setContent(String content) 
        this.content = content;
    

    public void setName(String name) 
        this.name = name;
    

    public void setYears(Integer years) 
        this.years = years;
    

接下来在使用的时候先通过new创建一个基础对象实例，其他的均通过clone进行拷贝：

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException 
    Mail mail = new Mail("张三", "祝你新年快乐XXXXXX", 1);
    mail.showMail();
    Mail cloneMail = (Mail) mail.clone();
    cloneMail.setName("李四");
    cloneMail.setYears(2);
    mail.showMail();

这样一个简单的原型模式就实现了。

（三）基于管理器的原型模式

上面的例子可以增加对原型模式的理解，在实际开发中，更常用的是使用一个管理器去管理原型对象，可以在管理器类中通过一个HashMap保存原型对象。以水果店为例子。

首先定义了一个接口叫做Fruit，里面有两个方法：，shape方法用于展示水果的外观，createFruit方法用于通过克隆创建原型对象实例。

public interface Fruit extends Cloneable
    void shape();
    Object createFruit() throws Exception;

接着定义管理器，管理器由HashMap进行管理，提供注册和创建实例的功能：

public class FruitManager 
    private HashMap<String,Fruit> managerMap = new HashMap<>();
    public void register(String name,Fruit fruit)
        managerMap.put(name,fruit);
    
    public Fruit create(String name) throws Exception
        Fruit fruit = managerMap.get(name);
        return (Fruit) fruit.createFruit();
    

下一步就是定义两个具体的对象，需要注意的是createFruit()方法使用了clone()进行拷贝：

public class Apple implements Fruit
    @Override
    public void shape() 
        System.out.println("苹果是红色的圆形水果");
    
    @Override
    public Object createFruit() throws Exception 
        return super.clone();
    


public class Orange implements Fruit
    @Override
    public void shape() 
        System.out.println("橘子是黄色的圆形水果");
    
    @Override
    public Object createFruit() throws Exception
        return super.clone();
    

最后写一个测试方法：

public static void main(String[] args) throws Exception 
    FruitManager manager = new FruitManager();
    //注册到管理器中
    manager.register("apple",new Apple());
    manager.register("orange",new Orange());
    //通过create方法不断拷贝新的对象
    Fruit apple = manager.create("apple");
    apple.shape();
    Fruit orange = manager.create("orange");
    orange.shape();

（四）原型模式在源码中的应用

其实在很多地方都用到了原型模式，比如最常用的ArrayList，同样定义了clone方法供调用者进行拷贝。

抛去Cloneable相关的接口，一些对象之间的复制操作也是原型模式的实践，比如Spring里BeanUtils.copyProperties()这个方法，同样实现了根据一个已有的原型对象，拷贝生成新的对象。

（五）总结

本章内容主要通过两个例子讲解了原型模式的概念以及应用，我是鱼仔，我们下期再见！