原型模式

原型模式（Prototype Pattern）是用于創(chuàng)建重復(fù)的對(duì)象，同時(shí)又能保證性能。這種類(lèi)型的設(shè)計(jì)模式屬于創(chuàng)建型模式，它提供了一種創(chuàng)建對(duì)象的最佳方式。

這種模式是實(shí)現(xiàn)了一個(gè)原型接口，該接口用于創(chuàng)建當(dāng)前對(duì)象的克隆。當(dāng)直接創(chuàng)建對(duì)象的代價(jià)比較大時(shí)，則采用這種模式。例如，一個(gè)對(duì)象需要在一個(gè)高代價(jià)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作之后被創(chuàng)建。我們可以緩存該對(duì)象，在下一個(gè)請(qǐng)求時(shí)返回它的克隆，在需要的時(shí)候更新數(shù)據(jù)庫(kù)，以此來(lái)減少數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用。

介紹

意圖：

用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類(lèi)，并且通過(guò)拷貝這些原型創(chuàng)建新的對(duì)象。

主要解決：

在運(yùn)行期建立和刪除原型。

何時(shí)使用：

1、當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該獨(dú)立于它的產(chǎn)品創(chuàng)建，構(gòu)成和表示時(shí)。

2、當(dāng)要實(shí)例化的類(lèi)是在運(yùn)行時(shí)刻指定時(shí)，例如，通過(guò)動(dòng)態(tài)裝載。

3、為了避免創(chuàng)建一個(gè)與產(chǎn)品類(lèi)層次平行的工廠類(lèi)層次時(shí)。

4、當(dāng)一個(gè)類(lèi)的實(shí)例只能有幾個(gè)不同狀態(tài)組合中的一種時(shí)。建立相應(yīng)數(shù)目的原型并克隆它們可能比每次用合適的狀態(tài)手工實(shí)例化該類(lèi)更方便一些。

如何解決：

利用已有的一個(gè)原型對(duì)象，快速地生成和原型對(duì)象一樣的實(shí)例。

關(guān)鍵代碼：

1、實(shí)現(xiàn)克隆操作，在 JAVA 繼承 Cloneable，重寫(xiě) clone()，在 .NET 中可以使用 Object 類(lèi)的 MemberwiseClone() 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)象的淺拷貝或通過(guò)序列化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)深拷貝。

2、原型模式同樣用于隔離類(lèi)對(duì)象的使用者和具體類(lèi)型（易變類(lèi)）之間的耦合關(guān)系，它同樣要求這些"易變類(lèi)"擁有穩(wěn)定的接口。

應(yīng)用實(shí)例：

1、細(xì)胞分裂。

2、JAVA 中的 Object clone() 方法。

優(yōu)點(diǎn)：

1、性能提高。

2、逃避構(gòu)造函數(shù)的約束。

缺點(diǎn)：

1、配備克隆方法需要對(duì)類(lèi)的功能進(jìn)行通盤(pán)考慮，這對(duì)于全新的類(lèi)不是很難，但對(duì)于已有的類(lèi)不一定很容易，特別當(dāng)一個(gè)類(lèi)引用不支持串行化的間接對(duì)象，或者引用含有循環(huán)結(jié)構(gòu)的時(shí)候。

2、必須實(shí)現(xiàn) Cloneable 接口。

使用場(chǎng)景：

1、資源優(yōu)化場(chǎng)景。

2、類(lèi)初始化需要消化非常多的資源，這個(gè)資源包括數(shù)據(jù)、硬件資源等。

3、性能和安全要求的場(chǎng)景。

4、通過(guò) new 產(chǎn)生一個(gè)對(duì)象需要非常繁瑣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備或訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，則可以使用原型模式。

5、一個(gè)對(duì)象多個(gè)修改者的場(chǎng)景。

6、一個(gè)對(duì)象需要提供給其他對(duì)象訪(fǎng)問(wèn)，而且各個(gè)調(diào)用者可能都需要修改其值時(shí)，可以考慮使用原型模式拷貝多個(gè)對(duì)象供調(diào)用者使用。

7、在實(shí)際項(xiàng)目中，原型模式很少單獨(dú)出現(xiàn)，一般是和工廠方法模式一起出現(xiàn)，通過(guò) clone 的方法創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，然后由工廠方法提供給調(diào)用者。原型模式已經(jīng)與 Java 融為渾然一體，大家可以隨手拿來(lái)使用。

注意事項(xiàng)：

與通過(guò)對(duì)一個(gè)類(lèi)進(jìn)行實(shí)例化來(lái)構(gòu)造新對(duì)象不同的是，原型模式是通過(guò)拷貝一個(gè)現(xiàn)有對(duì)象生成新對(duì)象的。淺拷貝實(shí)現(xiàn) Cloneable，重寫(xiě)，深拷貝是通過(guò)實(shí)現(xiàn) Serializable 讀取二進(jìn)制流。

實(shí)現(xiàn)

我們將創(chuàng)建一個(gè)抽象類(lèi) Shape 和擴(kuò)展了 Shape 類(lèi)的實(shí)體類(lèi)。下一步是定義類(lèi) ShapeCache，該類(lèi)把 shape 對(duì)象存儲(chǔ)在一個(gè) Hashtable 中，并在請(qǐng)求的時(shí)候返回它們的克隆。

PrototypePatternDemo，我們的演示類(lèi)使用 ShapeCache 類(lèi)來(lái)獲取 Shape 對(duì)象。

步驟 1

創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 Cloneable 接口的抽象類(lèi)。

public abstract class Shape implements Cloneable {
  
  private String id;
  protected String type;
  
  abstract void draw();
  
  public String getType(){
   return type;
  }
  
  public String getId() {
   return id;
  }
  
  public void setId(String id) {
   this.id = id;
  }
  
  public Object clone() {
   Object clone = null;
   try {
     clone = super.clone();
   } catch (CloneNotSupportedException e) {
     e.printStackTrace();
   }
   return clone;
  }
}

步驟 2

創(chuàng)建擴(kuò)展了上面抽象類(lèi)的實(shí)體類(lèi)。

public class Rectangle extends Shape {
 
  public Rectangle(){
   type = "Rectangle";
  }
 
  @Override
  public void draw() {
   System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
  }
}

public class Square extends Shape {
 
  public Square(){
   type = "Square";
  }
 
  @Override
  public void draw() {
   System.out.println("Inside Square::draw() method.");
  }
}

public class Circle extends Shape {
 
  public Circle(){
   type = "Circle";
  }
 
  @Override
  public void draw() {
   System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
  }
}

步驟 3

創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)，從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取實(shí)體類(lèi)，并把它們存儲(chǔ)在一個(gè) Hashtable 中。

import java.util.Hashtable;
 
public class ShapeCache {
  
  private static Hashtable<String, Shape> shapeMap 
   = new Hashtable<String, Shape>();
 
  public static Shape getShape(String shapeId) {
   Shape cachedShape = shapeMap.get(shapeId);
   return (Shape) cachedShape.clone();
  }
 
  // 對(duì)每種形狀都運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)，并創(chuàng)建該形狀
  // shapeMap.put(shapeKey, shape);
  // 例如，我們要添加三種形狀
  public static void loadCache() {
   Circle circle = new Circle();
   circle.setId("1");
   shapeMap.put(circle.getId(),circle);
 
   Square square = new Square();
   square.setId("2");
   shapeMap.put(square.getId(),square);
 
   Rectangle rectangle = new Rectangle();
   rectangle.setId("3");
   shapeMap.put(rectangle.getId(),rectangle);
  }
}

步驟 4

PrototypePatternDemo 使用 ShapeCache 類(lèi)來(lái)獲取存儲(chǔ)在 Hashtable 中的形狀的克隆。

public class PrototypePatternDemo {
  public static void main(String[] args) {
   ShapeCache.loadCache();
 
   Shape clonedShape = (Shape) ShapeCache.getShape("1");
   System.out.println("Shape : " + clonedShape.getType());    
 
   Shape clonedShape2 = (Shape) ShapeCache.getShape("2");
   System.out.println("Shape : " + clonedShape2.getType());    
 
   Shape clonedShape3 = (Shape) ShapeCache.getShape("3");
   System.out.println("Shape : " + clonedShape3.getType());    
  }
}

步驟 5

執(zhí)行程序，輸出結(jié)果：

Shape : Circle
Shape : Square
Shape : Rectangle

以上就是詳解JAVA 原型模式的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于JAVA 原型模式的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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