原型模式

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原型模式

用于创建重复的对象,同时又能保证性能,它提供了一种创建对象的最佳方式
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

创建意图与使用步骤

意图:用原型实例指定创建对象的种类,并且通过拷贝这些原型创建新的对象
主要解决:在运行期建立和删除原型
何时使用:
1)当一个系统应该独立于它的产品创建,构成和表示时
2)当要实例化的类是在运行时刻指定时,例如,通过动态装载
3)为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时
4)当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。建立相应数目的原型并克隆它们可能比每次用合适的状态手工实例化该类更方便一些
如何解决:利用已有的一个原型对象,快速地生成和原型对象一样的实例
关键代码:
1)实现克隆操作,在 JAVA 继承 Cloneable,重写 clone()
2)原型模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型(易变类)之间的耦合关系,它同样要求这些"易变类"拥有稳定的接口

优缺点

优点:

1)性能提高
2)逃避构造函数的约束

缺点:

1)配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑,这对于全新的类不是很难,但对于已有的类不一定很容易,特别当一个类引用不支持串行化的间接对象,或者引用含有循环结构的时候
2)必须实现 Cloneable 接口

实现

创建一个抽象类Shape和扩展了Shape类的实体类
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;
   }
}
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.");
   }
}
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
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();
   }
 
   // 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
   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);
   }
}
PrototypeDemo 类使用ShapeCache 类来获取Shape对象
public class PrototypeDemo {
   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());        
   }
}
执行输出
Shape : Circle
Shape : Square
Shape : Rectangle

注意事项:

与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是,原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的
浅拷贝实现 Cloneable,重写
深拷贝是通过实现 Serializable 读取二进制流
  • 作者:潘震
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