设计模式【原型模式】

发布于 2021-01-03 14:27

定义与特点

定义：Specify the kinds of objects to create using a prototypical instance, and create new objects by copying this prototype.（用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象）
类图：

原型模式涉及3个角色

客户（Client）：该角色提出创建对象的请求
抽象原型（Prototype）：该角色是一个抽象角色，通常由一个Java接口或抽象类实现，给出所有的具体原型类所需的接口
具体原型（Concrete Prototype）：该角色是被复制的对象，必须实现抽象原型接口

优点

性能优良：原型模式是在内存二进制流的复制，要比直接new一个对象性能好，特别是在一个循环体内产生大量的对象时，原型模式可以更好的体现其优点。
逃避构造函数的约束：这既是优点也是缺点，直接在内存中复制，构造函数是不会执行的，因此减少了约束，需要在实际应用时进行权衡考虑。

缺点

必须实现 Cloneable 接口
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

应用

使用场景：

资源优化场景，类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等
性能和安全要求的场景，通过 new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式
一个对象多个修改者的场景，一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用
在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。原型模式已经与 Java 融为浑然一体，大家可以随手拿来使用

实现

package javan.design.demo02prototype;import java.util.HashMap;import java.util.Scanner;/** * @Descrition: 用带原型管理器的原型模式来生成包含“圆”和“正方形”等图形的原型，并计算其面积。 * @Author Javan * @Date 2021.01.03 * @Version V1.0 */interface Shape extends Cloneable {    public Object clone(); //拷贝    public void countArea(); //计算面积}class Circle implements Shape {    @Override    public Object clone() {        Circle c = null;        try {            c = (Circle) super.clone();        } catch (CloneNotSupportedException e) {            System.out.println("拷贝圆面积失败！");        }        return c;    }    @Override    public void countArea() {        int r = 0;        System.out.println("这是一个圆，请输入圆的半径：");        Scanner input = new Scanner(System.in);        r = input.nextInt();        System.out.println("该圆的面积：" + 3.1415926 * r * r + "\n");    }}class Square implements Shape {    @Override    public Object clone() {        Square s = null;        try {            s = (Square) super.clone();        } catch (CloneNotSupportedException e) {            System.out.println("计算正方形面积失败");        }        return s;    }    @Override    public void countArea() {        int a = 0;        System.out.println("这是一个正方形，请输入边长:");        Scanner input = new Scanner(System.in);        a = input.nextInt();        System.out.println("该正方形的面积:" + a * a + "\n");    }}class PrototypeManager {    private HashMap<String, Shape> ht = new HashMap<>();    public PrototypeManager() {        ht.put("Circle", new Circle());        ht.put("Square", new Square());    }    public void addShape(String key, Shape obj) {        ht.put(key, obj);    }    public Shape getShape(String key) {        Shape temp = ht.get(key);        return (Shape) temp.clone();    }}public class PrototypeShape {    public static void main(String[] args) {        PrototypeManager pm = new PrototypeManager();        Shape obj1 = pm.getShape("Circle");        obj1.countArea();        Shape obj2 = pm.getShape("Square");        obj2.countArea();    }}