Java原型设计模式

Java原型设计模式

定义

Java原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，它允许通过复制现有对象来创建新的对象，而无需显式地指定它们的类。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。

对应角色

• Prototype（抽象原型类）：它是声明克隆方法的接口，是所有具体原型类的公共父类，可以是抽象类，也可以是接口。
• ConcretePrototype（具体原型类）：它实现Prototype接口，实现克隆方法，在克隆方法中返回自己的一个克隆对象。
• Client（客户类）：它让一个原型对象克隆自身，从而创建一个新的对象。

优缺点

优点

• 当创建新的对象实例较为复杂时，使用原型模式可以简化对象的创建过程，通过复制一个已有实例可以提高新实例的创建效率。
• 扩展性好，由于在原型模式中提供了抽象原型类，在客户端可以针对抽象原型类进行编程，而将具体原型类写在配置文件中，增加或减少产品类对原有系统都没有任何影响。
• 原型模式提供了简化的创建结构，工厂方法模式常常需要有一个与产品类等级结构相同的工厂等级结构，而原型模式就不需要这样，原型模式中产品的复制是通过封装在原型类中的克隆方法实现的，无须专门的工厂类来创建产品。

缺点

• 需要为每一个类配备一个克隆方法，而且该克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对全新的类来说不是很难，但对于已有的类进行改造时，不一定是件容易的事。
• 在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，实现起来可能会比较麻烦。

应用场景

• 类初始化需要消耗非常多的资源，这些资源包括数据、硬件资源等。
• 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。
• 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。
• 需要频繁地创建某些相似的对象时。

实例

// 抽象原型类
abstract class Prototype implements Cloneable {
    private String id;

    public Prototype(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }

    @Override
    public Prototype clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Prototype) super.clone();
    }
}

// 具体原型类
class ConcretePrototype extends Prototype {
    public ConcretePrototype(String id) {
        super(id);
    }
}

// 客户类
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        // 创建原型对象
        ConcretePrototype prototype = new ConcretePrototype("1");
        // 克隆新对象
        ConcretePrototype clone = (ConcretePrototype) prototype.clone();
        // 比较原型对象和克隆对象
        System.out.println(prototype == clone); // false
        System.out.println(prototype.getId().equals(clone.getId())); // true
    }
}