设计模式——0_3 原型（Prototype）

所谓高贵的灵魂，即对自己怀有敬畏之心
——尼采

定义

用原型实例指定创建对象的种类，在使用他的时候通过拷贝这些原型来创建新的对象

和其他创建型设计模式一样，原型对 client 隐藏了具体的产品类型，从而实现了 client 和具体产品之间的解耦；同时可以在不改动调用上下文的情况下切换具体产出的产品

图纸

一个例子：在程序里加入一个长方形

原型的实现相当简单，一言以蔽之，就是通过复制当前对象的方式创建新的对象（现在绝大多数面向对象的语言已经提供了clone方法以便你实现）

但是问题在于，什么时候下我们才会需要不使用new，而是去复制一个对象呢？

所以在这个例子里，我将省略大部分实现，因为关键是为什么要用原型，而不是原型怎么用

准备好了？那我们开始：

假定现在我们在开发这样一个绘图工具，功能是这样的：

• 点击按钮A，画板上会生成一个长方形组件。你可以拖拽他，修改他的尺寸和背景色
• 点击按钮B，画板上会生成一个正方形组件。你可以拖拽他，修改他的尺寸和背景色
• 点击按钮C，画板上会放入一副50*50尺寸的正方形图片组件

针对这样的组件内容，我们定义了如下的 组件类簇，就像这样：

组件工厂

使用工厂方法（即使使用抽象工厂，问题也是一样的）生成出的效果，就像这样：

这种做法当然可以解决使用new时产生的硬编码问题，而且他封装了组件对象生成的细节

但是他和直接new也有相同的问题：

​ 每次创建 ImageComponent 对象的时候，都要从磁盘上重新加载一遍图片，这是很消耗资源的

如果一个对象里所需要的信息可能要通过对磁盘中的文件进行解析 或者 通过数据库才能获取，这样一来生成这个对象的成本就会变高

如果此时这个对象又经常性需要新的实例，这时候我们就会考虑尽量不初始化他，转而采用复制的方式直接从内存里再得到一个状态相同的新实例

使用原型的原因

事实上上面讲的，这就是我们使用原型的第一个原因

​ 正因为对象的初始化代价大，所以我们考虑直接复制他以获得新的实例

所以上面的组件如果采用原型模式的话，他是这样的：

新的结构允许 Component及其子类 通过复制自身的方式创建新的实例

这样一来就解决了在创建 ImageComponent 的时候的高损耗问题

可控的复制范围

那你会说，不对啊。这样一来样式也会被复制，到时候不都重叠到一起了吗？

说是复制，其实也未必真的要完全按照编程语言预设的clone方法来，只要你绕开了高损耗的部分，就算是完成任务了，比如这样：

public class ImageComponent extends Component{

 ……

	public ImageComponent clone(){
    	ImageComponent result = new ImageComponent();
     
     	result.image = this.image;  
     
     	return result;
	}

 ……
}

这样不就实现了既不会重叠，也避开了损耗，还没有把自己的字段泄露出去

事实上像这种新建大量大开销对象的需求并不少见，比如割草游戏里的草、俄罗斯方块里的方块还有祖玛嘴里的球。他们可能存活不到一秒钟，系统却要给他们设定各种各样的属性和贴图。

为了这些龙套浪费宝贵的系统资源是不值当的，这时候就是原型模式大显神威的时候

原型库

一般来说，我们不会让 client 直接去调用原型的 clone 方法，我们会使用一个原型的管理器，统一管理原型对象

这个原型管理器，我们称之为 原型库 ，就像这样：

//组件原型库
public class ComponentRepository{
    
    private Map<Class<? extends Component>,Component> prototypeMap = new HashMap<>(); 
    
    public ComponentRepository(){
        把组件类的Class对象和原型对象的映射关系写入prototypeMap中
    }
    
    public Component createComponent(Class<? extends Component> c){
        if(prototypeMap.containerKey(c)){
            return c.clone();//返还复制体
        }else {
            return null;//原型库中不存在
        }
    }
    
    public void setPrototype(Class<? extends Component> c,Component cpt){
        prototypeMap.put(c,cpt);
    }
}

原型库提供了类似工厂方法的 createComponent 让你可以获取想要的组件的复制类，同时还提供了 setPrototype 方法以供你随时替换原型对象

在下个需求里你就知道他有什么用了

原型和原型的状态

现在我们有了新的需求，他是这样的：

• 当我修改了长方形的样式后，再点击按钮A所生成的长方形必须是修改样式后的长方形

如果现在我们是用其他的方式创建组件对象，那就必须要新增一个类用来记录当前应用的长方形的样式，并在每次创建新的组件对象的时候都访问那个记录样式的类，根据他的信息来生成新的长方形

但是原型模式中就不需要了，我们可以这样做：

//组件原型库
public class ComponentRepository{
……
    
  public Component createComponent(Class<? extends Component> c){  
        if(prototypeMap.containerKey(c)){
            Component result = c.clone();
            setPrototype(c,result);//把复制体设定成新的原型
            return result;//返还复制体
        }else {
            return null;//原型库中不存在
        }
    }
    
    public void setPrototype(Class<? extends Component> c,Component cpt){
        prototypeMap.put(c,cpt);
    }  
……
}

然后你就会发现再点击按钮A的时候生成的长方形，就已经和上一个的样式一样了

这事实上才是原型模式和工厂模式最大的区别，当你使用原型模式产出产品的时候，你对原型对象的修改，是可以即时的提现到后续产出的对象中的

写在最后的碎碎念

清爽的类结构

原型模式的结构是相对简洁的，这是因为原型模式是唯一一个必须直接依附在 产品类簇 上的创建型模式（静态工厂属于工厂方法的变例；单例则根本没有产品类簇的概念）

这样一来原型模式不会出现像工厂模式那样的平行类层次，也不需要生成器那样的 Director 来主导构筑对象的过程，整体会显得更加轻便