Java 原型模式

原型模式是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。

原型模式的结构与实现

原型模式最直接的行为是java提供的对象的clone方法。

1、模式的结构

原型模式主要分为以下三个类：
1.抽象原型类：原型类对象必须实现的接口
2.具体原型类：需要实现clone()方法，是可被复制的
3.访问类：通过原型类的clone()方法来获取新的对象

2、模式的实现

原型模式的克隆分为深克隆和浅克隆（浅克隆：仅仅克隆基本类型变量，而不克隆引用类型的变量；深克隆：既克隆基本类型变量，也克隆引用类型变量），原型类只要实现了cloneable接口就可以实现对象的浅克隆，这里cloneable就是指定的抽象原型类。

    @Test
    public void main() throws CloneNotSupportedException {
        OriginStudentInfo student1 = new OriginStudentInfo(new HeadMaster("老谷"),"高678班");
        OriginStudentInfo student2 = (OriginStudentInfo) student1.clone();
        System.out.println("学生对象是否相同："+(student1==student2));
        System.out.println("学生是否拥有同一个班主任对象："+(student1.headMaster==student2.headMaster));
        System.out.println("学生所属班级是否同一个："+student1.classes.equals(student2.classes));
    }

    static class OriginStudentInfo implements Cloneable {
        // 班主任，班级，姓名，年龄
        public HeadMaster headMaster;
        public String classes;
        public String name;
        public int age;

        public OriginStudentInfo(HeadMaster headMaster, String classes) {
            this.headMaster = headMaster;
            this.classes = classes;
        }

        @NotNull
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return super.clone();
        }
    }

    static class HeadMaster {
        String name;
        int age;

        public HeadMaster(String name) {
            this.name = name;
        }
    }
输出结果
----------------------------------------
学生对象是否相同：false
学生是否拥有同一个班主任对象：true
学生所属班级是否同一个：true
----------------------------------------

上面的代码新建了一个学生的原型类，这个类拥有共同的班级以及共同的班主任，其原型接口类是Cloneable，是浅拷贝，可以看到克隆过程中，学生原型类的克隆对象中，班主任是指向同一个类。

深克隆有两种方法，一种是通过在clone()方法中将所有属性进行clone()，另一种是序列化与反序列化，前者需要类中的属性都实现深克隆，后者虽然开销大，但是节省代码修改的时间，而且是非侵入式不需要修改代码即可实现。

原型模式的案例

原型模式通常适用于对象之间相同或者相似的时候，以及对象复制比创建更加简单的时候。

在上面设计的基础上，对班主任和学生类进行修改。

static class OriginStudentInfo implements Grade {
        // 班主任，班级，姓名，年龄
        public HeadMaster headMaster;
        public String classes;
        public String name;
        public int age;

        public OriginStudentInfo(HeadMaster headMaster, String classes) {
            this.headMaster = headMaster;
            this.classes = classes;
        }

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

    static class HeadMaster implements Grade {
        // 年级，姓名，年龄
        public String grade;
        public String name;
        public int age;

        public HeadMaster(String grade) {
            this.grade = grade;
        }

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

    interface Grade extends Cloneable {
        @NotNull
        Object clone() throws CloneNotSupportedException;
    }

学生存在共同的部分是班主任以及所属班级，班主任的共同部分则是管理同一个年级。

static class GradeManager {
        private static Map gradeMap = new HashMap<>();

        public GradeManager() {
            gradeMap.put("Student",new OriginStudentInfo(new HeadMaster("高一"),"高678班"));
            gradeMap.put("Teacher",new HeadMaster("高一"));
        }

        public Object getGradeStudent(String key) {
            Grade grade = gradeMap.get(key);
            try {
                return grade.clone();
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }
    }

    @Test
    public void main() {
        GradeManager gradeManager = new GradeManager();
        OriginStudentInfo grade1 = (OriginStudentInfo) gradeManager.getGradeStudent("Student");
        System.out.println("新来一个学生，他的班级是 ： "+grade1.classes);
        HeadMaster grade2 = (HeadMaster) gradeManager.getGradeStudent("Teacher");
        System.out.println("新来一个班主任，他的年级是 ： "+grade2.grade);
    }


运行结果
-----------------------------------------
新来一个学生，他的班级是 ： 高678班
新来一个班主任，他的年级是 ： 高一
-----------------------------------------

嗯，这个例子不是特别形象，写着甚至稍稍有些别扭，下次看到好的，可以使用原型模式的例子，再来更新。