Java设计模式_(创建型)_原型模式

引用百科：

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,工作原理是: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。

解决什么问题：

它主要面对的问题是：“某些结构复杂的对象”的创建工作；由于需求的变化，这些对象经常面临着剧烈的变化，但是他们却拥有比较稳定一致的接口。

如何解决：利用已有的一个原型对象，快速地生成和原型对象一样的实例。

关键代码： 1、实现克隆操作，在 JAVA 继承 Cloneable，重写 clone()。 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。

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。 3、逃避构造函数的约束。

使用场景： 

1、资源优化场景。 

2、类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。 

3、性能和安全要求的场景。 

4、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，则可以使用原型模式。 

5、一个对象多个修改者的场景。 

6、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。 

7、在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone 的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。原型模式已经与 Java 融为浑然一体，大家可以随手拿来使用。

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。

具体实现：

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

Client，测试类使用 Client类来获取 Prototype的克隆对象。

如下：

具体代码如下：

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1、定义原型抽象类Prototype(也可以是接口) 实现Cloneable接口

public abstract class Prototype implements Cloneable {
	private String id;
	protected String type;

	abstract void show();

	public String getType() {
		return type;
	}

	public String getId() {
		return id;
	}

	public void setId(String id) {
		this.id = id;
	}

	public Object clone() {
		Object clone = null;
		try {
			clone = super.clone();
		} catch (CloneNotSupportedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return clone;
	}
}

2、定义具体的自定义创建实例类：

public class Instance1 extends Prototype {
	public Instance1() {
		type = "Instance1";
	}

	@Override
	void show() {
		System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
	}
}

public class Instance2 extends Prototype {
	public Instance2() {
		type = "Instance2";
	}
	@Override
	void show() {
		System.out.println("Inside Square::draw() method.");
	}
}

3、创建客户端Client测试：

public class Client {
	
	//设置个实例对象缓存
	private static Map cacheMap = new HashMap();
	
	//测试
	public static void main(String[] args) {
		//初始化待克隆创建对象
		loadCache();

		//分别进行各对象实例进行创建
		Instance1 clonedInstance1 = (Instance1) getProto("1");
		System.out.println("Prototype : " + clonedInstance1.getType());

		Instance2 clonedInstance2 = (Instance2) getProto("2");
		System.out.println("Prototype : " + clonedInstance2.getType());
	}

	/**
	 * @Description: 根据不同实例ID进行克隆
	 * @param shapeId 实例编号
	 * @return
	 */
	public static Prototype getProto(String shapeId) {
		Prototype cachedProto = cacheMap.get(shapeId);
		return (Prototype) cachedProto.clone();
	}

	 
	// 例如，我们要添加三种形状
	public static void loadCache() {
		Instance1 obj1 = new Instance1();
		obj1.setId("1");
		cacheMap.put(obj1.getId(), obj1);

		Instance2 obj2 = new Instance2();
		obj2.setId("2");
		cacheMap.put(obj2.getId(), obj2);
	}
}

通过以上代码，可以实现利用已有的一个原型对象，快速地生成和原型对象一样的实例。

运行以上代码之后，可以生成，

Prototype : Instance1
Prototype : Instance2