23种设计模式之原型设计模式

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在有些系统中，存在大量相同或相似对象的创建问题，如果用传统的构造函数来创建对象，会比较复杂且耗时耗资源，用原型模式生成对象就很高效，就像孙悟空拔下猴毛轻轻一吹就变出很多孙悟空一样简单。

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原型模式的定义与特点

原型（Prototype）模式的定义如下：用一个已经创建的实例作为原型，通过复制该原型对象来创建一个和原型相同或相似的新对象。在这里，原型实例指定了要创建的对象的种类。用这种方式创建对象非常高效，根本无须知道对象创建的细节。例如，Windows 操作系统的安装通常较耗时，如果复制就快了很多。在生活中复制的例子非常多，这里不一一列举了。

原型模式的结构与实现

由于 Java 提供了对象的 clone() 方法，所以用 Java 实现原型模式很简单。

1. 模式的结构

原型模式包含以下主要角色。

1. 抽象原型类：规定了具体原型对象必须实现的接口。
2. 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。
3. 访问类：使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。

其结构图如图 1 所示。
 

图1 原型模式的结构图

2. 模式的实现

原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆，Java 中的 Object 类提供了浅克隆的 clone() 方法，具体原型类只要实现 Cloneable 接口就可实现对象的浅克隆，这里的 Cloneable 接口就是抽象原型类。

 

原型模式的应用场景

原型模式通常适用于以下场景。

• 对象之间相同或相似，即只是个别的几个属性不同的时候。
• 对象的创建过程比较麻烦，但复制比较简单的时候。

原型模式的扩展

原型模式可扩展为带原型管理器的原型模式，它在原型模式的基础上增加了一个原型管理器 PrototypeManager 类。该类用 HashMap 保存多个复制的原型，Client 类可以通过管理器的 get(String id) 方法从中获取复制的原型。其结构图如图 5 所示。
 

图5 带原型管理器的原型模式的结构图

 

demo代码如下：

package sscloud.net.designpattern.prototype;

import sscloud.net.designpattern.model.base.Door;
import sscloud.net.designpattern.model.base.House;
import sscloud.net.designpattern.model.base.Room;
import sscloud.net.designpattern.model.base.Wall;
/**
 * @author sscloud.net
 * @Date 2016年7月30日下午6:52:27
 * @Fun 原型设计模式 创建型设计模式

 * 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。

 * Prototype原型模式是一种创建型设计模式，Prototype模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，根本无需知道任何如何创建的细节

 * 工作原理：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它们自己来实施创建。

 * 在java中体现为clone()对象。

 * 
 **/
public class HoursePrototypeFactory extends AbstractHourse {

public HoursePrototypeFactory(House maze, Wall wall, Room room, Door door) {
this.prototypeMaze = maze;
this.prototypewall = wall;
this.prototypeRoom = room;
this.prototypeDoor = door;
}

@Override
public House MakeMaze() throws CloneNotSupportedException {
// TODO Auto-generated method stub
return this.prototypeMaze.clone();
}

@Override
public Room MakeRoom(int number) throws CloneNotSupportedException {
// TODO Auto-generated method stub
Room room = this.prototypeRoom.clone();
room.Initialize(number);
return room;
} 

@Override
public Wall MakeWall() throws CloneNotSupportedException {
// TODO Auto-generated method stub
return this.prototypewall.clone();
}

@Override
public Door MakeDoor(Room room1, Room room2) throws CloneNotSupportedException {
// TODO Auto-generated method stub
Door door = this.prototypeDoor.clone();
door.Initialize(room1, room2);
return null;
}

@Override
public int GetRoomCount() {
// TODO Auto-generated method stub
return 0;
}

private House prototypeMaze;
private Room prototypeRoom;
private Wall prototypewall;
private Door prototypeDoor;

}

 

public abstract class AbstractHourse {
public House CreateMaze() throws CloneNotSupportedException{
House aMaze = MakeMaze();
Room r1 = MakeRoom(1);
Room r2 = MakeRoom(2);
Door theDoor = MakeDoor(r1, r2);

aMaze.AddRoom(r1);
aMaze.AddRoom(r2);

r1 = MakeRoom(3);
r2 = MakeRoom(4);
theDoor = MakeDoor(r1, r2);

aMaze.AddRoom(r1);
aMaze.AddRoom(r2);

r1.SetSide(Direction.North, MakeWall());
r1.SetSide(Direction.East, theDoor);
r1.SetSide(Direction.South, MakeWall());
r1.SetSide(Direction.West, MakeWall());

r1.SetSide(Direction.North, MakeWall());
r1.SetSide(Direction.East, MakeWall());
r1.SetSide(Direction.South, MakeWall());
r1.SetSide(Direction.West, theDoor);
return aMaze;
}

public abstract int GetRoomCount();
public abstract House MakeMaze() throws CloneNotSupportedException;
public abstract Room MakeRoom(int number) throws CloneNotSupportedException;
public abstract Wall MakeWall() throws CloneNotSupportedException;
public abstract Door MakeDoor(Room room1, Room room2) throws CloneNotSupportedException;

}

public class Demo {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
House maze = new House();
Room room = new Room(1);
Wall wall = new Wall();
Door door = new Door(room, room);
AbstractHourse game = new HoursePrototypeFactory(maze, wall, room, door);
//创建原型对象
House maze2 = game.CreateMaze();

System.err.println(maze.getRoomCount());
System.err.println(maze2.getRoomCount());

Iterator iterator = maze2.iterator();

while(iterator.hasNext()){
System.err.println("RoomNumber : " + iterator.next().getRoomNumber());
}
}
}

 

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