Java设计模式——原型模式

Posted 2022-11-29 流楚丶格念

文章目录

• 原型模式（Prototype）
• • 概念
  • 代码案例
  • 优缺点
  • • 优点
    • 缺点：
  • 应用场景

原型模式（Prototype）

在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone 的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。

原型模式已经与 Java 融为浑然一体，大家可以随手拿来使用。

概念

原型模式（Prototype模式）是指：用原型模式制定创建对象的种类，并且通过这些原型，创建新的对象

原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象在创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节

工作原理是：通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝他们自己来实施创建，即 对象.clone()

举个形象的例子：孙大圣拔出猴毛，变出一堆孙大圣

原型模式涉及三个角色：

角色	说明
Prototype角色	原型类，声明一个克隆自己的接口
ConcretePrototype角色	具体的原型类，实现一个克隆自己的操作
Client角色	让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象（属性一样）

实例类图如下：

应用实例： 1、细胞分裂。 2、JAVA 中的 Object clone() 方法。

代码案例

关键代码： 1、实现克隆操作，在 JAVA 实现 Cloneable 接口，重写 clone()，在 .NET 中可以使用 Object 类的 MemberwiseClone() 方法来实现对象的浅拷贝或通过序列化的方式来实现深拷贝。 2、原型模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型（易变类）之间的耦合关系，它同样要求这些"易变类"拥有稳定的接口。

定义Shape抽象类：

package com.shixun.design.prototype;

public abstract class Shape implements Cloneable 
    private String id;
    protected String type;

    abstract void draw();

    public String getType()
        return type;
    

    public String getId() 
        return id;
    

    public void setId(String id) 
        this.id = id;
    

    public Object clone() 
        Object clone = null;
        try 
            clone = super.clone();
         catch (CloneNotSupportedException e) 
            e.printStackTrace();
        
        return clone;
    

实现三个子类

package com.shixun.design.prototype;

public class Circle extends Shape 

    public Circle()
        type = "Circle";
    

    @Override
    public void draw() 
        System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
    

package com.shixun.design.prototype;

public class Rectangle extends Shape 

    public Rectangle()
        type = "Rectangle";
    

    @Override
    public void draw() 
        System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
    

package com.shixun.design.prototype;

public class Square extends Shape 

    public Square()
        type = "Square";
    

    @Override
    public void draw() 
        System.out.println("Inside Square::draw() method.");
    

编写原型类实现克隆

package com.shixun.design.prototype;

import java.util.Hashtable;

public class ShapeCache 
    private static Hashtable<String, Shape> shapeMap
            = new Hashtable<String, Shape>();

    public static Shape getShape(String shapeId) 
        Shape cachedShape = shapeMap.get(shapeId);
        return (Shape) cachedShape.clone();
    

    // 对每种形状都运行数据库查询，并创建该形状
    // shapeMap.put(shapeKey, shape);
    // 例如，我们要添加三种形状
    public static void loadCache() 
        Circle circle = new Circle();
        circle.setId("1");
        shapeMap.put(circle.getId(),circle);

        Square square = new Square();
        square.setId("2");
        shapeMap.put(square.getId(),square);

        Rectangle rectangle = new Rectangle();
        rectangle.setId("3");
        shapeMap.put(rectangle.getId(),rectangle);
    

原型测试类测试：

package com.shixun.design.prototype;

public class PrototypePatternDemo 
    public static void main(String[] args) 
        ShapeCache.loadCache();

        Shape clonedShape = (Shape) ShapeCache.getShape("1");
        System.out.println("Shape : " + clonedShape.getType());

        Shape clonedShape2 = (Shape) ShapeCache.getShape("2");
        System.out.println("Shape : " + clonedShape2.getType());

        Shape clonedShape3 = (Shape) ShapeCache.getShape("3");
        System.out.println("Shape : " + clonedShape3.getType());
    

运行结果如下：

优缺点

优点

1、性能提高。
2、逃避构造函数的约束。

缺点：

1、配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。
2、必须实现 Cloneable 接口。

应用场景

1、资源优化场景。
2、类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。
3、性能和安全要求的场景。
4、通过 new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。
5、一个对象多个修改者的场景。
6、一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。