Java原型模式

原型模式

原型模式（Prototype Pattern）是用于創建重復的對象，同時又能保證性能。這種類型的設計模式屬于創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。

這種模式是實現了一個原型接口，該接口用于創建當前對象的克隆。當直接創建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數據庫操作之后被創建。我們可以緩存該對象，在下一個請求時返回它的克隆，在需要的時候更新數據庫，以此來減少數據庫調用。

介紹

意圖： 用原型實例指定創建對象的種類，并且通過拷貝這些原型創建新的對象。

主要解決： 在運行期建立和刪除原型。

何時使用：

1、當一個系統應該獨立于它的產品創建，構成和表示時。

2、當要實例化的類是在運行時刻指定時，例如，通過動態裝載。

3、為了避免創建一個與產品類層次平行的工廠類層次時。

4、當一個類的實例只能有幾個不同狀態組合中的一種時。

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實例。

關鍵代碼：

1、實現克隆操作，在 JAVA 繼承 Cloneable，重寫 clone()，在 .NET 中可以使用 Object 類的 MemberwiseClone() 方法來實現對象的淺拷貝或通過序列化的方式來實現深拷貝。

2、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。

優點：

1、性能提高。

2、逃避構造函數的約束。

缺點：

1、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，特別當一個類引用不支持串行化的間接對象，或者引用含有循環結構的時候。

2、必須實現 Cloneable 接口。

注意事項： 與通過對一個類進行實例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。淺拷貝實現 Cloneable，重寫，深拷貝是通過實現 Serializable 讀取二進制流。

實現

我們將創建一個抽象類 Shape 和擴展了 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，并在請求的時候返回它們的克隆。

PrototypePatternDemo 類使用 ShapeCache 類來獲取 Shape 對象。

步驟 1

創建一個實現了 Cloneable 接口的抽象類。

Shape.java

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

創建擴展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

創建一個類，從數據庫獲取實體類，并把它們存儲在一個 Hashtable 中。

ShapeCache.java

import java.util.Hashtable; public class ShapeCache { private static Hashtable shapeMap = new Hashtable(); public static Shape getShape(String shapeId) { Shape cachedShape = shapeMap.get(shapeId); return (Shape) cachedShape.clone(); } // 對每種形狀都運行數據庫查詢，并創建該形狀 // 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 類來獲取存儲在 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

執行程序，輸出結果：

Shape : Circle Shape : Square Shape : Rectangle

Java

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