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原型模式（Prototype Pattern）

2023-05-10 22:41 由 街酒 发表于 #软件设计

模式动机

原型模式（Prototype Pattern）结构较为简单，它是一种特殊的创建型模式，当需要创建大量相同或者相似对象时，可以通过对一个已有对象的复制获取更多对象。Java语言提供了较为简单的原型模式解决方案，只需要创建一个原型对象，然后通过在类中定义的克隆方法复制自己。该模式应用较为广泛，可以快速生成大量的相似对象，极大提高了创建新实例的效率。

总结一下就是
  • 复制一个对象，从而克隆出多个与原型对象一模一样的对象
  • 有些对象的创建过程较为复杂，而且需要频繁创建
  • 通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象的类型，然后用复制这个原型对象的办法创建出更多同类型的对象

模式定义

  • 原型模式是一种对象创建型模式，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。
  • 原型模式允许通过一个原型对象创建一个或多个同类型的其他对象，而无须知道任何创建的细节

工作原理

模式结构

模式分析

  • 浅克隆(Shallow Clone)：当原型对象被复制时，只复制它本身和其中包含的值类型的成员变量，而引用类型的成员变量并没有复制
  • 深克隆(Deep Clone)：除了对象本身被复制外，对象所包含的所有成员变量也将被复制

  • 原型模式优点

    • 简化对象的创建过程，通过复制一个已有实例可以提高新实例的创建效率
    • 扩展性较好
    • 简化创建结构，原型模式中产品的复制是通过封装在原型类中的克隆方法实现的，无须专门的工厂类来创建产品
    • 可以使用深克隆的方式保存对象的状态，以便在需要的时候使用，可辅助实现撤销操作

  • 原型模式缺点

    • 需要为每一个类配备一个克隆方法，而且该克隆方法位于一个类的内部，当对已有的类进行改造时，需要修改源代码，违背了开闭原则。
    • 在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码，而且当对象之间存在多重的嵌套引用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现起来可能会比较麻烦。

  • 使用情形

    • 创建新对象成本较大，新对象可以通过复制已有对象来获得，如果是相似对象，则可以对其成员变量稍作修改
    • 系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小
    • 需要避免使用分层次的工厂类来创建分层次的对象

扩展
原型管理器(Prototype Manager)将多个原型对象存储在一个集合中供客户端使用，它是一个专门负责克隆对象的工厂，其中定义了一个集合用于存储原型对象，如果需要某个原型对象的一个克隆，可以通过复制集合中对应的原型对象来获得。
原型管理器中针对抽象类型编程，以便扩展。

原型管理器类
public class PrototypeManager {
    private Hashtable prototypeTable=new Hashtable();  //Hashtable存储原型对象
    public PrototypeManager() {
        prototypeTable.put("A", new ConcretePrototypeA());
        prototypeTable.put("B", new ConcretePrototypeB());
    }
    public void add(String key, Prototype prototype) {
        prototypeTable.put(key,prototype);
    }
    public Prototype get(String key) {
        Prototype clone = null;
        clone = ((Prototype)prototypeTable.get(key)).clone(); //克隆方法创建新对象
        return clone;
    }
}

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