java设计模式学习之【原型模式】

文章目录

  • 引言
  • 原型模式简介
    • 定义与用途
    • 实现方式
    • UML
  • 使用场景
  • 优势与劣势
  • 原型模式在spring中的应用
  • 员工记录示例
  • 代码地址

引言

原型模式是一种创建型设计模式,它允许对象能够复制自身,以此来创建一个新的对象。这种模式在需要重复地创建相似对象时非常有用,可以显著提高性能和代码的可维护性。

原型模式简介

定义与用途

原型模式使得一个对象能够创建自己的副本,从而简化对象的创建过程,尤其是当创建新实例的成本比较高时。这种模式通常用于情况下:

  • 实例化的成本比克隆高。
  • 类不容易预测需要创建哪种类的对象。
  • 需要避免与产品层次结构耦合的系统。

实现方式

原型模式通常涉及以下几个关键步骤:

  • 实现一个原型接口,该接口用于定义克隆对象的方法。
  • 通过实现原型接口的类创建具体原型。
  • 通过克隆方法创建新的对象。

UML

java设计模式学习之【原型模式】_第1张图片

使用场景

  • 当直接创建一个对象的成本比通过克隆来创建该对象的成本高时。
  • 当一个系统应该独立于它的产品创建、构成和表示时。
  • 当需要实例化的类是在运行时指定时,例如,通过动态加载。

优势与劣势

  • 优势
    提高性能:避免了新对象的初始化过程,特别是对于复杂或资源密集型对象。
    提高灵活性:可以在运行时动态地改变具体的类实例。
  • 劣势
    克隆复杂对象可能也相对复杂。
    在实现深拷贝时需要特别小心,以确保复制的对象完全独立于原型。

原型模式在spring中的应用

在Spring框架中,原型模式的应用体现在它的Bean作用域管理上。虽然Spring的默认行为是以单例模式创建和管理Bean,但它也支持原型作用域(Prototype Scope)

1.Bean的多实例创建:
当在Spring配置文件中将Bean的作用域设置为prototype时,Spring容器对每个getBean()请求都会创建一个新的Bean实例。
这意味着如果你多次请求同一个Bean,Spring会每次都创建一个新的实例,而不是返回同一个共享的实例。

2.应用场景:
当你需要每次使用时都有一个新的对象实例,而不是共享实例时,原型作用域就非常有用。
例如,在应用程序中,如果你需要一个非共享的、独立的对象来处理每次的用户请求,那么就可以使用原型作用域。

3.配置方式:
在Spring的XML配置中,可以通过设置scope="prototype"来指定Bean为原型作用域。
在基于注解的配置中,可以使用@Scope("prototype")注解来实现同样的效果。

员工记录示例

  1. 在我们的示例中,我们将实现一个名为Prototype的接口,它包含一个返回Prototype类型的getClone()方法。这个方法的目的是允许一个对象复制自身,从而创建一个新的对象实例。
  2. 接着,我们将创建一个具体的类EmployeeRecord,它实现了Prototype接口。EmployeeRecord类的主要功能是克隆自身对象,以此方式创建新的EmployeeRecord实例。
  3. 最后,PrototypeDemo类将使用这个具体的EmployeeRecord类来演示原型模式的实际应用。通过PrototypeDemo类,我们可以看到如何使用EmployeeRecord的克隆方法来创建新的员工记录,而无需每次都从头开始创建对象。

这个过程非常适用于需要大量相似对象的场景,例如在数据库或任何需要大量相似记录的应用中。使用原型模式,我们可以有效地克隆已有的对象,而不是每次都进行完整的创建过程,从而节省资源和时间。

Prototype

public interface Prototype {
    //获取当前对象的克隆
    public Prototype getClone();

}

EmployeeRecord

public class EmployeeRecord implements Prototype {

    private int id;
    private String name, designation;
    private double salary;
    private String address;

    public EmployeeRecord() {
        System.out.println("   Oracle公司的员工记录");
        System.out.println("---------------------------------------------");
        System.out.println("员工ID" + "\t" + "姓名" + "\t" + "职位" + "\t" + "薪水" + "\t\t" + "地址");
    }

    // 带参数的构造函数,用于创建员工记录
    public EmployeeRecord(int id, String name, String designation, double salary, String address) {

        this();
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.designation = designation;
        this.salary = salary;
        this.address = address;
    }

    // 显示员工记录
    public void showRecord() {
        System.out.println(id + "\t" + name + "\t" + designation + "\t" + salary + "\t" + address);
    }

    // 实现 Prototype 接口的 getClone 方法
    @Override
    public Prototype getClone() {
        return new EmployeeRecord(id, name, designation, salary, address);
    }

}

PrototypeDemo

public class PrototypeDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        System.out.print("输入员工ID: ");
        int eid = Integer.parseInt(br.readLine());
        System.out.print("\n");

        System.out.print("输入员工姓名: ");
        String ename = br.readLine();
        System.out.print("\n");

        System.out.print("输入员工职位: ");
        String edesignation = br.readLine();
        System.out.print("\n");

        System.out.print("输入员工地址: ");
        String eaddress = br.readLine();
        System.out.print("\n");

        System.out.print("输入员工薪水: ");
        double esalary = Double.parseDouble(br.readLine());
        System.out.print("\n");

        // 创建原始员工记录并显示
        EmployeeRecord e1 = new EmployeeRecord(eid, ename, edesignation, esalary, eaddress);
        e1.showRecord();
        System.out.println("\n");

        // 克隆员工记录并显示
        EmployeeRecord e2 = (EmployeeRecord) e1.getClone();
        e2.showRecord();
    }

}

以上就是一个简单的原型模式示例,来演示如何创建原始对象的副本。这种方式对于创建多个相似对象时非常有用,既节省了创建新对象的时间,又减少了代码复杂性。
运行代码:
java设计模式学习之【原型模式】_第2张图片

代码地址

23种设计模式相关代码后续会逐步提交到github上,方便学习,欢迎指点:
代码地址
https://github.com/RuofeiSun/lf-23Pattern

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