GOF设计模式——Prototype模式

一、什么是Prototype模式？

        在编程中，我们可以使用new关键字指定类名来生成类的实例，但是有时候也会有不指定类名的前提下生成实例。因为有时候对象种类繁多，无法将它们整合到一个类中；或者，生成实例的过程过于复杂，难以根据类生成实例；又或者，想要将类与框架解耦。这时，为了能够在不使用类名的情况下生成实例，可以使用Prototype模式，Prototype模式又叫原型模式，专门做一些“复制”的操作。

二、Prototype模式思想

Client负责调用Prototype接口生成实例，具体的实例生成的过程交给ConcretePrototype实现类，那么在Client调用Prototype这整个过程中都没有涉及ConcretePrototype类名。

三、具体实例

        假设现在要做一个功能，将字符串放入方框中显示，或者加上下划线等操作。

1、Manager类

package com.cjs.Prototype;
 
import java.util.HashMap;
 
public class Manager {
    private HashMap showCase = new HashMap();
    public void register(String name, Product proto) {
        showCase.put(name, proto);
    }
 
    public Product create(String protoName) {
        Product product = (Product) showCase.get(protoName);
        return product.createClone();
    }
}

Manager类定义了两个方法，一个用于注册类，另一个是根据关键信息创建实例。

2、Product类

package com.cjs.Prototype;
 
public abstract class Product implements Cloneable {
    public abstract void use(String s);
 
    public final Product createClone() {
        Product product = null;
 
        try {
            product = (Product) clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
 
        return product;
    }
}

Product类定义了一个抽象方法use，用于让子类实现时拥有个性的行为；还有一个被final修饰的createClone方法，用于复制类，生成实例，这里用到了Template Method模式。

3、UnderlinePen类

package com.cjs.Prototype;
 
public class UnderlinePen extends Product {
    private char ulchar;
 
    public UnderlinePen(char ulchar) {
        this.ulchar = ulchar;
    }
 
    @Override
    public void use(String s) {
        int length = s.getBytes().length;
        System.out.println(""" + s + """);
        System.out.print(" ");
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            System.out.print(ulchar);
        }
        System.out.println("");
    }
}

4、MessageBox类

package com.cjs.Prototype;
 
public class MessageBox extends Product {
    private char decochar;
 
    public MessageBox(char decochar) {
        this.decochar = decochar;
    }
 
    @Override
    public void use(String s) {
        int length = s.getBytes().length;
        for (int i = 0; i < length + 4; i++) {
            System.out.print(decochar);
        }
        System.out.println("");
        System.out.println(decochar + " " + s + " " + decochar);
        for (int i = 0; i < length + 4; i++) {
            System.out.print(decochar);
        }
        System.out.println();
    }
}

5、Main类

package com.cjs.Prototype;
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Manager manager = new Manager();
        UnderlinePen underlinePen = new UnderlinePen('~');
        System.out.println("main underlinePen's hashCode = " + underlinePen.hashCode());
        MessageBox messageBox1 = new MessageBox('*');
        System.out.println("main messageBox1's hashCode = " + messageBox1.hashCode());
        MessageBox messageBox2 = new MessageBox('/');
        System.out.println("main messageBox2's hashCode = " + messageBox1.hashCode());
        manager.register("strong message", underlinePen);
        manager.register("warning box", messageBox1);
        manager.register("slash box", messageBox2);
 
        Product p1 = manager.create("strong message");
        System.out.println("Prototype p1's hashCode = " + p1.hashCode());
        Product p2 = manager.create("warning box");
        System.out.println("Prototype p2's hasCode = " + p2.hashCode());
        Product p3 = manager.create("slash box");
        System.out.println("Prototype p3's hasCode = " + p2.hashCode());
 
        p1.use("hello world");
        p2.use("hello world");
        p3.use("hello world");
    }
}

输出结果：

Main类里面对于每个生成的实例都打印出它们的hashCode，从Console窗口可以看出，即使是复制出来的实例，它们都不是同一个对象。在整个创建实例的过程中，除了一开始注册的时候用到了类名，其余的只用到了关键字，如“strong message”，“warning box”等，就可以创建对应的实例对象。

四、Prototype的作用

1、对象种类繁多，实现功能类似，使用Prototype模式可以便于源程序的管理，合理减少了类的数量；

2、在难以根据类生成实例的时候，有时候需要创建的类非常复杂，如果经常需要用到此类的对象，那么每次创建的时候会非常繁琐，相反，通过实例生成实例的方式会简单得多。

3、解耦

        前面也提过很多次，一旦在某个类文件使用了一个类名来创建实例对象，那么这个类文件就跟使用的这个类具有高度的耦合性，特别是如果框架也这么做，那么这个框架就只适用某些类。