设计模式之原型模式详解(定义、优缺点、应用场景、实例类图）

原型模式（Prototype Pattern）是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式之一。这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。与直接实例化类创建新对象不同，原型模式通过拷贝现有对象生成新对象。浅拷贝通过实现 Cloneable 实现，深拷贝通过实现 Serializable 读取二进制流实现。

一、原型模式的概要

意图：

使用原型实例指定要创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。

主要解决：

在运行时动态建立和删除原型。

何时使用：

如何解决：

通过已有的一个原型对象，快速生成与原型对象相同的实例。

关键代码

在 Java 中，实现 Cloneable 接口，重写 clone() 方法。

在 .NET 中，使用 Object 类的 MemberwiseClone() 方法实现浅拷贝，或通过序列化实现深拷贝。

结构

原型模式包含以下几个主要角色：

应用实例

二、原型模式的使用场景

三、原型模式的优缺点

优点

缺点

四、原型模式的实现

我们将创建一个抽象类 Shape 和扩展了 Shape 类的实体类。下一步是定义类 ShapeCache，该类把 shape 对象存储在一个 Hashtable 中，并在请求的时候返回它们的克隆。

PrototypePatternDemo 类使用 ShapeCache 类来获取 Shape 对象。

Shape.java

publicabstractclassShapeimplementsCloneable{

privateStringid;
protectedStringtype;

abstractvoiddraw();

publicStringgetType(){
returntype;
}

publicStringgetId(){
returnid;
}

publicvoidsetId(Stringid){
this.id=id;
}

publicObjectclone(){
Objectclone=null;
try{
clone=super.clone();
}catch(CloneNotSupportedExceptione){
e.printStackTrace();
}
returnclone;
}
}

Rectangle.java

publicclassRectangleextendsShape{

publicRectangle(){
type="Rectangle";
}

@Override
publicvoiddraw(){
System.out.println("InsideRectangle::draw()method.");
}
}

Square.java

publicclassSquareextendsShape{

publicSquare(){
type="Square";
}

@Override
publicvoiddraw(){
System.out.println("InsideSquare::draw()method.");
}
}

Circle.java

publicclassCircleextendsShape{

publicCircle(){
type="Circle";
}

@Override
publicvoiddraw(){
System.out.println("InsideCircle::draw()method.");
}
}

ShapeCache.java

importjava.util.Hashtable;

publicclassShapeCache{

privatestaticHashtable<String,Shape>shapeMap
=newHashtable<String,Shape>();

publicstaticShapegetShape(StringshapeId){
ShapecachedShape=shapeMap.get(shapeId);
return(Shape)cachedShape.clone();
}

//对每种形状都运行数据库查询，并创建该形状
//shapeMap.put(shapeKey,shape);
//例如，我们要添加三种形状
publicstaticvoidloadCache(){
Circlecircle=newCircle();
circle.setId("1");
shapeMap.put(circle.getId(),circle);

Squaresquare=newSquare();
square.setId("2");
shapeMap.put(square.getId(),square);

Rectanglerectangle=newRectangle();
rectangle.setId("3");
shapeMap.put(rectangle.getId(),rectangle);
}
}

PrototypePatternDemo.java

publicclassPrototypePatternDemo{
publicstaticvoidmain(String[]args){
ShapeCache.loadCache();

ShapeclonedShape=(Shape)ShapeCache.getShape("1");
System.out.println("Shape:"+clonedShape.getType());

ShapeclonedShape2=(Shape)ShapeCache.getShape("2");
System.out.println("Shape:"+clonedShape2.getType());

ShapeclonedShape3=(Shape)ShapeCache.getShape("3");
System.out.println("Shape:"+clonedShape3.getType());
}
}

Shape:Circle
Shape:Square
Shape:Rectangle

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