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原型模式
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1.概述
原型模式（
Prototype Pattern
）是用于建立重複的對象，同時又能保證性能。
這種類型的設計模式屬于建立型模式，它提供了一種建立對象的最佳方式。
這種模式是實作了一個原型接口，該接口用于建立目前對象的克隆。當直接建立對象的代價比較大時，則采用這種模式。
例如，一個對象需要在一個高代價的資料庫操作之後被建立。我們可以緩存該對象，在下一個請求時傳回它的克隆，在需要的時候更新資料庫，以此來減少資料庫調用。
意圖：
用原型執行個體指定建立對象的種類，并且通過拷貝這些原型建立新的對象。
主要解決：
在運作期建立和删除原型。
何時使用：
- 當一個系統應該獨立于它的産品建立，構成和表示時。
- 當要執行個體化的類是在運作時刻指定時，例如，通過動态裝載。
- 為了避免建立一個與産品類層次平行的工廠類層次時。
- 當一個類的執行個體隻能有幾個不同狀态組合中的一種時。建立相應數目的原型并克隆它們可能比每次用合适的狀态手工執行個體化該類更友善一些。
如何解決：
利用已有的一個原型對象，快速地生成和原型對象一樣的執行個體。
關鍵代碼：
- 實作克隆操作，在 Java 繼承
Cloneable
clone()
Object
MemberwiseClone()
- 原型模式同樣用于隔離類對象的使用者和具體類型（易變類）之間的耦合關系，它同樣要求這些"易變類"擁有穩定的接口。
應用執行個體：
- 細胞分裂。
- Java 中的
Object clone()
優點：
- 性能提高。
- 逃避構造函數的限制。
缺點：
- 配備克隆方法需要對類的功能進行通盤考慮，這對于全新的類不是很難，但對于已有的類不一定很容易，特别當一個類引用不支援串行化的間接對象，或者引用含有循環結構的時候。
- 必須實作
Cloneable
使用場景：
- 資源優化場景。
- 類初始化需要消化非常多的資源，這個資源包括資料、硬體資源等。
- 性能和安全要求的場景。
- 通過 new 産生一個對象需要非常繁瑣的資料準備或通路權限，則可以使用原型模式。
- 一個對象多個修改者的場景。
- 一個對象需要提供給其他對象通路，而且各個調用者可能都需要修改其值時，可以考慮使用原型模式拷貝多個對象供調用者使用。
- 在實際項目中，原型模式很少單獨出現，一般是和工廠方法模式一起出現，通過
clone
注意事項：
與通過對一個類進行執行個體化來構造新對象不同的是，原型模式是通過拷貝一個現有對象生成新對象的。淺拷貝實作
Cloneable
，重寫，深拷貝是通過實作
Serializable
讀取二進制流。
2.實作
我們将建立一個抽象類
Shape
和擴充了
Shape
類的實體類。下一步是定義類
ShapeCache
，該類把
shape
對象存儲在一個
Hashtable
中，并在請求的時候傳回它們的克隆。
PrototypePatternDemo
，我們的示範類使用
ShapeCache
類來擷取
Shape
對象。
步驟 1
建立一個實作了
Cloneable
接口的抽象類
Shape.java
，代碼如下：
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
建立擴充了上面抽象類的實體類。
Rectangle.java
public class Rectangle extends Shape {
public Rectangle(){
type = "Rectangle";
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
}
} Square.java
public class Square extends Shape {
public Square(){
type = "Square";
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("Inside Square::draw() method.");
} Circle.java
public class Circle extends Shape {
public Circle(){
type = "Circle";
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
}
} 步驟 3
建立一個類，從資料庫擷取實體類，并把它們存儲在一個
Hashtable
中。
ShapeCache.java
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();
}
// 對每種形狀都運作資料庫查詢，并建立該形狀
// 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
類來擷取存儲在
Hashtable
中的形狀的克隆。
PrototypePatternDemo.java
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
執行程式，輸出結果：
Shape : Circle
Shape : Square
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