1. Java之原型模式(Prototype Pattern)

    原型模式属于对象的创建模式。通过给出一个原型对象来指明所有创建的对象的类型,然后用复制这个原型对象的办法创建出更多同类型的对象。这就是选型模式的用意。

原型模式要求对象实现一个可以“克隆”自身的接口,这样就可以通过复制一个实例对象本身来创建一个新的实例。这样一来,通过原型实例创建新的对象,就不再需要关心这个实例本身的类型,只要实现了克隆自身的方法,就可以通过这个方法来获取新的对象,而无须再去通过new来创建。

  原型模式有两种表现形式:(1)简单形式、(2)登记形式,这两种表现形式仅仅是原型模式的不同实现。

2. 原型模式(简单形式

(1)

这种形式涉及到三个角色:

  • 客户(Client)角色:客户类提出创建对象的请求。

  • 抽象原型(Prototype)角色:这是一个抽象角色,通常由一个Java接口或Java抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的接口。

  • 具体原型(Concrete Prototype)角色:被复制的对象。此角色需要实现抽象的原型角色所要求的接口。

(2)源代码示例:

  抽象原型角色

 public interface Prototype{
/**
* 克隆自身的方法
* @return 一个从自身克隆出来的对象
*/
public Object clone();
}

 具体原型角色----ConretePrototype1

 public class ConcretePrototype1 implements Prototype {
public Prototype clone(){
//最简单的克隆,新建一个自身对象,由于没有属性就不再复制值了
Prototype prototype = new ConcretePrototype1();
return prototype;
}
}

 具体原型角色----ConretePrototype2

 public class ConcretePrototype2 implements Prototype {
public Prototype clone(){
//最简单的克隆,新建一个自身对象,由于没有属性就不再复制值了
Prototype prototype = new ConcretePrototype2();
return prototype;
}
}

客户端角色

 public class Client {
/**
* 持有需要使用的原型接口对象
*/
private Prototype prototype;
/**
* 构造方法,传入需要使用的原型接口对象
*/
public Client(Prototype prototype){
this.prototype = prototype;
}
public void operation(Prototype example){
//需要创建原型接口的对象
Prototype copyPrototype = prototype.clone(); }
}

3. 原型模式(登记形式)

(1)

作为原型模式的第二种形式,它多了一个原型管理器(PrototypeManager)角色,该角色的作用是:创建具体原型类的对象,并记录每一个被创建的对象。

(2)源代码示例:

抽象原型角色

 public interface Prototype{
public Prototype clone();
public String getName();
public void setName(String name);
}

具体原型角色---ConcretePrototype1

 public class ConcretePrototype1 implements Prototype {
private String name;
public Prototype clone(){
ConcretePrototype1 prototype = new ConcretePrototype1();
prototype.setName(this.name);
return prototype;
}
public String toString(){
return "Now in Prototype1 , name = " + this.name;
}
@Override
public String getName() {
return name;
} @Override
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}

具体原型角色---ConcretePrototype2

 public class ConcretePrototype2 implements Prototype {
private String name;
public Prototype clone(){
ConcretePrototype2 prototype = new ConcretePrototype2();
prototype.setName(this.name);
return prototype;
}
public String toString(){
return "Now in Prototype2 , name = " + this.name;
}
@Override
public String getName() {
return name;
} @Override
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}

原型管理器角色保持一个聚集,作为对所有原型对象的登记,这个角色提供必要的方法,供外界增加新的原型对象和取得已经登记过的原型对象。

 public class PrototypeManager {
/**
* 用来记录原型的编号和原型实例的对应关系
*/
private static Map<String,Prototype> map = new HashMap<String,Prototype>();
/**
* 私有化构造方法,避免外部创建实例
*/
private PrototypeManager(){}
/**
* 向原型管理器里面添加或是修改某个原型注册
* @param prototypeId 原型编号
* @param prototype 原型实例
*/
public synchronized static void setPrototype(String prototypeId , Prototype prototype){
map.put(prototypeId, prototype);
}
/**
* 从原型管理器里面删除某个原型注册
* @param prototypeId 原型编号
*/
public synchronized static void removePrototype(String prototypeId){
map.remove(prototypeId);
}
/**
* 获取某个原型编号对应的原型实例
* @param prototypeId 原型编号
* @return 原型编号对应的原型实例
* @throws Exception 如果原型编号对应的实例不存在,则抛出异常
*/
public synchronized static Prototype getPrototype(String prototypeId) throws Exception{
Prototype prototype = map.get(prototypeId);
if(prototype == null){
throw new Exception("您希望获取的原型还没有注册或已被销毁");
}
return prototype;
}
}

客户端角色

 public class Client {
public static void main(String[]args){
try{
Prototype p1 = new ConcretePrototype1();
PrototypeManager.setPrototype("p1", p1);
//获取原型来创建对象
Prototype p3 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();
p3.setName("张三");
System.out.println("第一个实例:" + p3);
//有人动态的切换了实现
Prototype p2 = new ConcretePrototype2();
PrototypeManager.setPrototype("p1", p2);
//重新获取原型来创建对象
Prototype p4 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();
p4.setName("李四");
System.out.println("第二个实例:" + p4);
//有人注销了这个原型
PrototypeManager.removePrototype("p1");
//再次获取原型来创建对象
Prototype p5 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();
p5.setName("王五");
System.out.println("第三个实例:" + p5);
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}

4. 两种形式的比较

  简单形式和登记形式的原型模式各有其长处和短处。

  如果需要创建的原型对象数目较少而且比较固定的话,可以采取第一种形式。在这种情况下,原型对象的引用可以由客户端自己保存。

  如果要创建的原型对象数目不固定的话,可以采取第二种形式。在这种情况下,客户端不保存对原型对象的引用,这个任务被交给管理员对象。在复制一个原型对象之前,客户端可以查看管理员对象是否已经有一个满足要求的原型对象。如果有,可以直接从管理员类取得这个对象引用;如果没有,客户端就需要自行复制此原型对象。

5. 原型设计模式主要使用场景:
(1)类初始化需要消耗非常多的资源
(2)通过new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或者访问权限

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