设计模式——创建型模式之原型模式

Posted 2022-11-03 fan-design-pattern

原型模式

原型模式（Prototype Pattern）是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。

关键代码： 1、实现克隆操作，在 JAVA 继承 Cloneable，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。

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

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。

注意事项：与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是，原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的。浅拷贝实现 Cloneable，重写，深拷贝是通过实现 Serializable 读取二进制流。如图：

 

 

 

 

 

实现

我们将创建一个抽象类 Shape 和扩展了 Shape 类的实体类。下一步是定义类 ShapeCache，该类把 shape 对象存储在一个 Hashtable 中，并在请求的时候返回它们的克隆。

PrototypePatternDemo，我们的演示类使用 ShapeCache 类来获取 Shape 对象。

 

 

 

步骤 1

创建一个实现了 Cloneable 接口的抽象类。

 1 public abstract class Shape implements Cloneable 
 2    
 3    private String id;
 4    protected String type;
 5    
 6    abstract void draw();
 7    
 8    public String getType()
 9       return type;
10    
11    
12    public String getId() 
13       return id;
14    
15    
16    public void setId(String id) 
17       this.id = id;
18    
19    
20    public Object clone() 
21       Object clone = null;
22       try 
23          clone = super.clone();
24        catch (CloneNotSupportedException e) 
25          e.printStackTrace();
26       
27       return clone;
28    
29 

步骤 2

创建扩展了上面抽象类的实体类。

 1 public class Rectangle extends Shape 
 2  
 3    public Rectangle()
 4      type = "Rectangle";
 5    
 6  
 7    @Override
 8    public void draw() 
 9       System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
10    
11 

 1 public class Square extends Shape 
 2  
 3    public Square()
 4      type = "Square";
 5    
 6  
 7    @Override
 8    public void draw() 
 9       System.out.println("Inside Square::draw() method.");
10    
11 

 1 public class Circle extends Shape 
 2  
 3    public Circle()
 4      type = "Circle";
 5    
 6  
 7    @Override
 8    public void draw() 
 9       System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
10    
11 

 

步骤 3

创建一个类，从数据库获取实体类，并把它们存储在一个 Hashtable 中。

 1 import java.util.Hashtable;
 2  
 3 public class ShapeCache 
 4     
 5    private static Hashtable<String, Shape> shapeMap 
 6       = new Hashtable<String, Shape>();
 7  
 8    public static Shape getShape(String shapeId) 
 9       Shape cachedShape = shapeMap.get(shapeId);
10       return (Shape) cachedShape.clone();
11    
12  
13    // 对每种形状都运行数据库查询，并创建该形状
14    // shapeMap.put(shapeKey, shape);
15    // 例如，我们要添加三种形状
16    public static void loadCache() 
17       Circle circle = new Circle();
18       circle.setId("1");
19       shapeMap.put(circle.getId(),circle);
20  
21       Square square = new Square();
22       square.setId("2");
23       shapeMap.put(square.getId(),square);
24  
25       Rectangle rectangle = new Rectangle();
26       rectangle.setId("3");
27       shapeMap.put(rectangle.getId(),rectangle);
28    
29 

步骤 4

PrototypePatternDemo 使用 ShapeCache 类来获取存储在 Hashtable 中的形状的克隆。

 1 public class PrototypePatternDemo 
 2    public static void main(String[] args) 
 3       ShapeCache.loadCache();
 4  
 5       Shape clonedShape = (Shape) ShapeCache.getShape("1");
 6       System.out.println("Shape : " + clonedShape.getType());        
 7  
 8       Shape clonedShape2 = (Shape) ShapeCache.getShape("2");
 9       System.out.println("Shape : " + clonedShape2.getType());        
10  
11       Shape clonedShape3 = (Shape) ShapeCache.getShape("3");
12       System.out.println("Shape : " + clonedShape3.getType());        
13    
14 

步骤 5

执行程序，输出结果：

1 Shape : Circle
2 Shape : Square
3 Shape : Rectangle

 （以上知识及实列出自runoob.com 原文链接：https://www.runoob.com/design-pattern/singleton-pattern.html）