原型模式（Prototype Pattern）
Posted 顧棟
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了原型模式（Prototype Pattern）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
原型模式（Prototype Pattern）
原型模式的定义
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。
原型模式的优点
- Java 自带的原型模式基于内存二进制流的复制，在性能上比直接 new 一个对象更加优良。
- 可以使用深克隆方式保存对象的状态，使用原型模式将对象复制一份，并将其状态保存起来，简化了创建对象的过程，以便在需要的时候使用（例如恢复到历史某一状态），可辅助实现撤销操作。
原型模式的缺点
- 需要为每一个类都配置一个 clone 方法
- clone 方法位于类的内部，当对已有类进行改造的时候，需要修改代码，违背了开闭原则。
- 当实现深克隆时，需要编写较为复杂的代码，而且当对象之间存在多重嵌套引用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现起来会比较麻烦。因此，深克隆、浅克隆需要运用得当。
原型模式的结构
原型模式包含以下主要角色。
- 抽象原型类：规定了具体原型对象必须实现的接口。
- 具体原型类：实现抽象原型类的 clone() 方法，它是可被复制的对象。
- 访问类：使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。
原型模式的实现
package org.donny.design.patterns.prototypePattern;
/**
* 解答题
*/
public class AnswerQuestion {
/**
* 问题
*/
private String name;
/**
* 答案
*/
private String key;
public AnswerQuestion() {
}
public AnswerQuestion(String name, String key) {
this.name = name;
this.key = key;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getKey() {
return key;
}
public void setKey(String key) {
this.key = key;
}
}
package org.donny.design.patterns.prototypePattern;
import java.util.Map;
/**
* 单选题
*/
public class ChoiceQuestion {
/**
* 题目
*/
private String name;
/**
* 选项；A、B、C、D
*/
private Map<String, String> option;
/**
* 答案；B
*/
private String key;
public ChoiceQuestion() {
}
public ChoiceQuestion(String name, Map<String, String> option, String key) {
this.name = name;
this.option = option;
this.key = key;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Map<String, String> getOption() {
return option;
}
public void setOption(Map<String, String> option) {
this.option = option;
}
public String getKey() {
return key;
}
public void setKey(String key) {
this.key = key;
}
}
package org.donny.design.patterns.prototypePattern;
import java.util.Map;
public class Topic {
/**
* 选项；A、B、C、D
*/
private Map<String, String> option;
/**
* 答案
*/
private String key;
public Topic() {
}
public Topic(Map<String, String> option, String key) {
this.option = option;
this.key = key;
}
public Map<String, String> getOption() {
return option;
}
public void setOption(Map<String, String> option) {
this.option = option;
}
public String getKey() {
return key;
}
public void setKey(String key) {
this.key = key;
}
}
package org.donny.design.patterns.prototypePattern;
import java.util.*;
public class TopicRandomUtil {
/**
* 乱序Map元素，记录对应答案key
*
* @param option 题目
* @param key 答案
* @return Topic 乱序后 {A=c., B=d., C=a., D=b.}
*/
static public Topic random(Map<String, String> option, String key) {
Set<String> keySet = option.keySet();
ArrayList<String> keyList = new ArrayList<String>(keySet);
Collections.shuffle(keyList);
HashMap<String, String> optionNew = new HashMap<String, String>();
int idx = 0;
String keyNew = "";
for (String next : keySet) {
String randomKey = keyList.get(idx++);
if (key.equals(next)) {
keyNew = randomKey;
}
optionNew.put(randomKey, option.get(next));
}
return new Topic(optionNew, keyNew);
}
}
具体原型类问卷实现clone方法
package org.donny.design.patterns.prototypePattern;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Map;
public class QuestionBank implements Cloneable {
/**
* 考生
*/
private String candidate;
/**
* 考号
*/
private String number;
private ArrayList<ChoiceQuestion> choiceQuestionList = new ArrayList<ChoiceQuestion>();
private ArrayList<AnswerQuestion> answerQuestionList = new ArrayList<AnswerQuestion>();
public QuestionBank append(ChoiceQuestion choiceQuestion) {
choiceQuestionList.add(choiceQuestion);
return this;
}
public QuestionBank append(AnswerQuestion answerQuestion) {
answerQuestionList.add(answerQuestion);
return this;
}
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
QuestionBank questionBank = (QuestionBank) super.clone();
questionBank.choiceQuestionList = (ArrayList<ChoiceQuestion>) choiceQuestionList.clone();
questionBank.answerQuestionList = (ArrayList<AnswerQuestion>) answerQuestionList.clone();
// 题目乱序
Collections.shuffle(questionBank.choiceQuestionList);
Collections.shuffle(questionBank.answerQuestionList);
// 答案乱序
ArrayList<ChoiceQuestion> choiceQuestionList = questionBank.choiceQuestionList;
for (ChoiceQuestion question : choiceQuestionList) {
Topic random = TopicRandomUtil.random(question.getOption(), question.getKey());
question.setOption(random.getOption());
question.setKey(random.getKey());
}
return questionBank;
}
public void setCandidate(String candidate) {
this.candidate = candidate;
}
public void setNumber(String number) {
this.number = number;
}
@Override
public String toString() {
StringBuilder detail = new StringBuilder("考生：" + candidate + "\\r\\n" +
"考号：" + number + "\\r\\n" +
"--------------------------------------------\\r\\n" +
"一、选择题" + "\\r\\n\\n");
for (int idx = 0; idx < choiceQuestionList.size(); idx++) {
detail.append("第").append(idx + 1).append("题：").append(choiceQuestionList.get(idx).getName()).append("\\r\\n");
Map<String, String> option = choiceQuestionList.get(idx).getOption();
for (String key : option.keySet()) {
detail.append(key).append("：").append(option.get(key)).append("\\r\\n");
;
}
detail.append("答案：").append(choiceQuestionList.get(idx).getKey()).append("\\r\\n\\n");
}
detail.append("二、问答题" + "\\r\\n\\n");
for (int idx = 0; idx < answerQuestionList.size(); idx++) {
detail.append("第").append(idx + 1).append("题：").append(answerQuestionList.get(idx).getName()).append("\\r\\n");
detail.append("答案：").append(answerQuestionList.get(idx).getKey()).append("\\r\\n\\n");
}
return detail.toString();
}
}
访问类使用具体实现类的clone方法
package org.donny.design.patterns.prototypePattern;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class QuestionBankController {
private final QuestionBank questionBank = new QuestionBank();
public QuestionBankController() {
Map<String, String> map01 = new HashMap<String, String>();
map01.put("A", "JAVA2 EE");
map01.put("B", "JAVA2 Card");
map01.put("C", "JAVA2 ME");
map01.put("D", "JAVA2 HE");
map01.put("E", "JAVA2 SE");
Map<String, String> map02 = new HashMap<String, String>();
map02.put("A", "JAVA程序的main方法必须写在类里面");
map02.put("B", "JAVA程序中可以有多个main方法");
map02.put("C", "JAVA程序中类名必须与文件名一样");
map02.put("D", "JAVA程序的main方法中如果只有一条语句，可以不用{}(大括号)括起来");
Map<String, String> map03 = new HashMap<String, String>();
map03.put("A", "变量由字母、下划线、数字、$符号随意组成；");
map03.put("B", "变量不能以数字作为开头；");
map03.put("C", "A和a在java中是同一个变量；");
map03.put("D", "不同类型的变量，可以起相同的名字；");
Map<String, String> map04 = new HashMap<String, String>();
map04.put("A", "STRING");
map04.put("B", "x3x;");
map04.put("C", "void");
map04.put("D", "de$f");
Map<String, String> map05 = new HashMap<String, String>();
map05.put("A", "31");
map05.put("B", "0");
map05.put("C", "1");
map05.put("D", "2");
questionBank.append(new ChoiceQuestion("JAVA所定义的版本中不包括", map01, "D"))
.append(new ChoiceQuestion("下列说法正确的是", map02, "A"))
.append(new ChoiceQuestion("变量命名规范说法正确的是", map03, "B"))
.append(new ChoiceQuestion("以下()不是合法的标识符", map04, "C"))
.append(new ChoiceQuestion("表达式(11+3*8)/4%3的值是", map05, "D"))
.append(new AnswerQuestion("小红马和小黑马生的小马几条腿", "4条腿"))
.append(new AnswerQuestion("铁棒打头疼还是木棒打头疼", "头最疼"))
.append(new AnswerQuestion("什么床不能睡觉", "牙床"))
.append(new AnswerQuestion("为什么好马不吃回头草", "后面的草没了"));
}
public String createPaper(String candidate, String number) throws CloneN以上是关于原型模式（Prototype Pattern）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
二十四种设计模式：原型模式(Prototype Pattern)