Java设计模式（五）Prototype原型模式

一、场景描述

创建型模式中，从工厂方法模式，抽象工厂模式，到建造者模式，再到原型模式，我的理解是，创建对象的方式逐步从编码实现转向内存对象处理。

例如，在“仪器数据采集器”的子类/对象“PDF文件数据采集器”和“Excel文件数据采集器”的创建过程中，

工厂模式下定义各子类，并由（抽象）工厂类Factory创建，因此各子类可在类定义中定义各自的属性；

建造者模式下，通过不同的创建者类Builder创建不同的子对象，此时不再定义子类；

而原型模式下，则完全由调用者基于父对象克隆创建子对象，不在针对子对象创建类或者其相关的工厂、建造者类。

三种模式对应于不同的场景，实际操作时，根据场景合理选择模式。

原型模式下，基于原型类对象，克隆创建新对象，因此为原型类对象赋予的属性值在新对象中可直接使用，免去了重复赋值；

例如仪器数据采集器的共同初始化工作可在原型类对象中完成，随后将其克隆出PDF文件数据采集器对象和Excel文件数据采集器对象，并为两对象属性做后续的扩展，免去了公共属性的初始化工作；

克隆操作在内存中完成，由于对象类型的属性值存储为引用，因此克隆分浅克隆和深克隆，通过Serializable接口实现深克隆。

二、示例代码

原型类：

package lims.designpatterndemo.prototypedemo;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;

public class EquipmentDataCapture implements Cloneable, Serializable {
    private String filePath = "file path";
    private String equipmentData = "file content";

    //
    public String getFilePath() {
        return this.filePath;
    }

    public void setFilePath(String filePath) {
        this.filePath = filePath;
    }

    public String getEquipmentData() {
        return this.equipmentData;
    }

    public void setEquipmentData(String equipmentData) {
        this.equipmentData = equipmentData;
    }

    //
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private SerializableObject obj;

    //
    public SerializableObject getObj() {
        return obj;
    }

    public void setObj(SerializableObject obj) {
        this.obj = obj;
    }
    //
    public EquipmentDataCapture getEquipmentDataCapture() throws CloneNotSupportedException {
        EquipmentDataCapture capture = (EquipmentDataCapture) super.clone();
        return capture;
    }
//    public EquipmentDataCapture getPdfFileCapture() throws CloneNotSupportedException {
//        EquipmentDataCapture capture = (EquipmentDataCapture) super.clone();
//        capture.setEquipmentData("pdf file content");
//        return capture;
//    }
//    public EquipmentDataCapture getExcelFileCapture() throws CloneNotSupportedException {
//        EquipmentDataCapture capture = (EquipmentDataCapture) super.clone();
//        capture.setEquipmentData("excel file content");
//        return capture;
//    }
    /* 深复制 */
    public EquipmentDataCapture newEquipmentDataCapture() throws IOException, ClassNotFoundException {  

        /* 写入当前对象的二进制流 */
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
        oos.writeObject(this);  

        /* 读出二进制流产生的新对象 */
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
        return (EquipmentDataCapture)ois.readObject();
    }
}

class SerializableObject implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
}

调用端：

package lims.designpatterndemo.prototypedemo;

public class PrototypeDemo {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        EquipmentDataCapture edc = new EquipmentDataCapture();
        EquipmentDataCapture capture = null;
//        capture = edc.getPdfFileCapture();
//        capture = edc.getExcelFileCapture();
        capture = edc.getEquipmentDataCapture();
        capture.setEquipmentData("equipment data file content");
        String fileContent = capture.getEquipmentData();
        System.out.println(fileContent);
    }

}