Java设计模式-原型模式
原型模式（Prototype）
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更多同类型的对象。这就是原型模式的用意。
原型模式的结构
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，而无需再去通过new来创建。
原型模式又两种表现形式：（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。
简单形式的原型模式
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。
源代码
抽象原型角色：
package com.tutorialspoint; public interface Prototype { /* * 克隆自身的方法 * */ public Prototype clone(); }
具体原型角色：
package com.tutorialspoint; public class ConcretePrototype1 implements Prototype { @Override public Prototype clone() { // TODO Auto-generated method stub // return super.clone(); /* * 最简单地克隆，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; } }
package com.tutorialspoint; public class ConcretePrototype2 implements Prototype { @Override public Prototype clone() { // TODO Auto-generated method stub Prototype prototype = new ConcretePrototype2(); return prototype; } }
客户端角色：
package com.tutorialspoint; 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(); } }
登记形式的原型模式
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。
源代码
抽象原型角色：
package com.tutorialspoint; public interface Prototype { /* * 克隆自身的方法 * */ public String getName(); public void setName(String name); public Prototype clone(); }
具体原型角色：
package com.tutorialspoint; public class ConcretePrototype1 implements Prototype { private String name; @Override public Prototype clone() { // TODO Auto-generated method stub // return super.clone(); /* * 最简单地克隆，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; } @Override public String getName() { // TODO Auto-generated method stub return name; } @Override public void setName(String name) { // TODO Auto-generated method stub this.name = name; } } package com.tutorialspoint; public class ConcretePrototype2 implements Prototype { private String name; @Override public Prototype clone() { // TODO Auto-generated method stub Prototype prototype = new ConcretePrototype2(); return prototype; } @Override public String getName() { // TODO Auto-generated method stub return name; } @Override public void setName(String name) { // TODO Auto-generated method stub this.name = name; } }
原型管理器角色保持一个聚焦，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。
package com.tutorialspoint; import java.util.Map; import java.util.HashMap; 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<>(); /* * 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的注册 * */ } public synchronized static void setPrototype(String prototypeId , Prototype prototype) { /* * 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 * */ map.put(prototypeId, prototype); } public synchronized static void removePrototype(String prototypeId) { map.remove(prototypeId); } public synchronized static Prototype getPrototype(String prototypeId) throws Exception { Prototype prototype = map.get(prototypeId); if ( prototype == null ) { throw new Exception("你希望获取的原型还没有注册或者已被注销"); } return prototype; } }
客户端角色：
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("p2", p2); //重新获取原型来创建对象 Prototype p4 = PrototypeManager.getPrototype("p2").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"); //有人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(); } }
执行结果：
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。
如果需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，这个任务被交给原型管理员对象，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的引用。如果没有，客户端就需要自行复制此原型对象。
原型模式的优点
原型模式允许在运行时动态改变具体的实现类型。原型模式可以在运行期间，由客户来注册符合原型接口的实现类型，也可以动态地改变具体的实现类型，看起来接口没有任何变化，但其实运行的已经是另一个类实例了。因为克隆一个原型就类似于实例化一个类。
原型模式的缺点
原型模式最主要的缺点就是每一个类都必须配备一个克隆方法。配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类来说不是很难，而对于已经有的类不一定很容易，特别是当一个类引用不支持序列化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。
