原型模式

创建型设计模式

简要定义

原型模式通过复制一个已经存在的实例来返回新的实例, 而不是新建实例. 其中被复制的实例就是我们所称的原型

JAVA的clone()方法

在JAVA中提供了clone()方法来实现对象的克隆, 简化了原型模式的实现.
Java.lang.Object类提供以下方法对对象进行复制

protected Object clone()
这个方法可以在子类中被重写.

克隆分为两种: 浅度克隆和深度克隆

浅度克隆

浅度克隆只是复制对象的值, 对象的值一共分为两种,值类型和引用类型, 在浅度克隆中, 值类型的数据会被复制到新的对象中, 而对与引用类型则仅仅复制引用的值, 而不是复制引用的对象.

浅度赋值.png

如图 B只是复制A的引用, 也就是说, A B中的C是同一个对象, 此时如果在A中对C进行更改, B中也会受到影响

深度克隆

如图

深度克隆.png

深度克隆与浅度克隆的区别就在于, 在引用类型上, 深度克隆会直接复制所引用的对象, 此时在A中更改C对B没有任何影响.

克隆模式的效果

对任何对象x，都有:x.clone()!=x
对任何对象x，都有:x.clone().getClass==x.getClass()
如果对象x的equals()方法定义恰当的话, x.clone().equals(x)

原型模式的实现

原型模式有两种, 一种带管理类, 一种不带管理类
一般只有一个原型时不需要管理类

不带管理类类图

20151126184535511.png

具体实现以抄作业为例

//作业父类
public abstract class Homework implements Cloneable {
    public abstract Object clone();
    public abstract void show();
}

//具体作业类
public class MathHomework extends Homework{
    private Date A = new Date();
    private int a = 1;

    public void show() {
        System.out.println("Math clone");
    }

    //重写克隆方法
    public Object clone(){

        MathHomework m = null;
        //深度克隆
        m = (MathHomework) this.clone();
        m.A = (Date)this.getA().clone();

        return m;
    }

    public Date getA(){
        return A;
    }

}

//客户端
public class Main {

    public static void main(String[] args){
        // 学霸写好作业
        MathHomework xueba = new MathHomework();
        // 学渣抄作业
        MathHomework xuezha = (MathHomework)xueba.clone();
        xuezha.show();
    }
}

有管理类的原型模式实现

如果班上有两个学霸都写好作业, 此时就要两个原型增加一个管理类来处理更方便
此时类图如下

20151126195731884.png

//管理类
//这个map怎么用我也没看懂
public class Manager {
    private static Manager manager;
    private Map prototypes = null;

    private Manager() {
        manager = new Manager();
    }

    //使用了单例模式
    public static Manager getManager() {
        if (manager == null)
            manager = new Manager();
        return manager;
    }

    public void put(String name,Homework prototype){
        manager.put(name, prototype);
    }

    public Homework getPrototype(String name){
        if(prototypes.containsKey(name)){
            return (Homework) ((Homework)prototypes.get(name)).clone();
        }else{
            Homework homework = null;
            try{
                homework = (Homework)Class.forName(name).newInstance();
                put(name, homework);
            }catch(Exception e){
                e.printStackTrace();
            }

            return homework;
        }
    }

}

//新的测试类
public class MainManager {

    public static void main(String[] args){
        
        MathHomework xueba = new MathHomework();

        Manager.getManager().put("com.designpattern.prototype1.MathHomework", xueba);
        //抄作业
        MathHomework xuezha = (MathHomework) Manager.getManager().getPrototype("com.designpattern.prototype1.MathHomework");
        xuezha.show();
    }
}

原型模式优缺点

优点

减少了对象的生成性能提高。
逃避构造函数的约束。

缺点

原型模式的最大缺点就是每一个类必须都有一个clone方法，如果这个类的组成不太复杂的话还比较好，如果类的组成很复杂的话，如果想实现深度复制就非常困难了。

原型模式在.NET下实现

在 .NET 中可以使用 Object 类的 MemberwiseClone() 方法来实现对象的浅度克隆或通过序列化的方式来实现深度克隆