设计模式-原型设计模式

原型设计模式

1. 什么是原型设计模式
2. 原型设计模式应用场景
3. 原型设计模式Demo
4. 原型设计模式在Android源码中的应用
5. 原型设计模式总结

参考：

1. Android源码设计模式解析与实战

1.什么是原型设计模式

原型模式是一个创建型模式。用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。原型模式多用于创建复杂的或者构造耗时的实例，因为在这种情况下，复制一个已经存在的实例会更高效。

2.原型设计模式应用场景

1. 类初始化需要消耗非常多的资源，这个资源包括数据、资源等，通过原型拷贝避免这些消耗
2. 通过new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备和访问权限，这时可以使用原型模式
3. 一个对象需要提供给其他对象进行访问和操作，而且各个调用者都有可能修改其数据，可以考虑使用原型拷贝多个对象供调用者使用，即保护性复制。

需要注意的是，通过实现Cloneable接口的原型模式在实现 clone 函数构造实例时并不一定比通过new 操作速度快，只有当通过new 操作比较耗时或者说成本比较高时，通过clone 方法才能获得效率上的提升。

3.原型设计模式Demo

这个例子中首先创建了一个文档对象WordDocument，这个文档中包含文字和图片。用户经过了长时间的编辑以后，打算对该文档进行进一步的编辑，但是这个编辑后的文档是否被采用并不确定。因此，为了安全起见，用户需要对当前文档拷贝一份，然后在文档副本上进行修改。

public class WordDocument implements Cloneable {

    private String text;
    private ArrayList mImages = new ArrayList<>();

    public WordDocument() {
    }

    @Override
    protected WordDocument clone() {
        try {
            WordDocument wordDocument = (WordDocument) super.clone();
            wordDocument.text = this.text;
            wordDocument.mImages = this.mImages;
            return wordDocument;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    public void showDocument() {
        System.out.println("Text :" + text);
        for (String str : mImages) {
            System.out.println("String :" + str);
        }
    }

    public String getText() {
        return text;
    }

    public void setText(String text) {
        this.text = text;
    }

    public ArrayList getImages() {
        return mImages;
    }

    public void setImages(ArrayList mImages) {
        this.mImages = mImages;
    }

    public void addImages(String image){
        this.mImages.add(image);
    }

}

通过WordDocument类模拟了文档中的基本元素：文字和图片。下面看Client 如何使用：

public class Client {

    public static void main(String[] args){
        System.out.println("--文档内容展示 begin--");
        WordDocument wordDocument = new WordDocument();
        wordDocument.setText("bob");
        wordDocument.addImages("1");
        wordDocument.showDocument();
        System.out.println("--文档内容展示 end--");


        System.out.println("--文档复制内容展示 begin--");
        WordDocument wordDocument1 =  wordDocument.clone();
        wordDocument1.setText("bob1");
        wordDocument1.addImages("44");
        wordDocument1.showDocument();
        System.out.println("--文档复制内容展示 end--");


        System.out.println("--文档内容重新展示 begin--");
        wordDocument.showDocument();
        System.out.println("--文档内容重新展示 end--");
    }
}

打印输入结果：

--文档内容展示 begin--
Text :bob
String :1
--文档内容展示 end--
--文档复制内容展示 begin--
Text :bob1
String :1
String :44
--文档复制内容展示 end--
--文档内容重新展示 begin--
Text :bob
String :1
String :44
--文档内容重新展示 end--

wordDocument1是由wordDocument.clone() 创建的，即 wordDocument1 是 wordDocument的备份，而修改了wordDocument1的内容也会影响wordDocument的内容。上述原型模式的实现实际上只是一个浅拷贝，这份拷贝实际上并不是将原始文档的所有字段都重新构造了一份，而是副本文档的字段引用原始文档的字段。

需要修改clone 的方法，该为深拷贝

    @Override
    protected WordDocument clone() {
        try {
            WordDocument wordDocument = (WordDocument) super.clone();
            wordDocument.text = this.text;
            wordDocument.mImages = (ArrayList) this.mImages.clone();
            return wordDocument;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

打印输入结果：

--文档内容展示 begin--
Text :bob
String :1
--文档内容展示 end--
--文档复制内容展示 begin--
Text :bob1
String :1
String :44
--文档复制内容展示 end--
--文档内容重新展示 begin--
Text :bob
String :1
--文档内容重新展示 end--

原型模式是比较简单的一个模式，它的核心问题就是对原始对象进行拷贝，为了减少错误，建议每次都进行深拷贝。

4.原型设计模式在Android源码中的应用

5.原型设计模式总结

5.1优点

在内存中二进制流进行拷贝，要比直接new 一个对象性能要好。

1. 如果创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能提高效率
2. 可以使用深拷贝保持原始对象的状态
3. 原型模式提供了简化的创建结构

5.2缺点

直接在内存中进行拷贝，是不会执行构造函数的，减少了约束。优点是减少了约束，缺点也是减少了约束。

1. 在实现深拷贝的时候可能需要比较复杂的代码
2. 需要为每一个类配备一个clone 方法，而且这个clone 方法需要对类的整体功能进行考虑，这对全新的类来说并不困难，但对已有的类进行改造时，并不是一件容易的事，必须修改其源代码，违背了“开闭原则”。