Java设计模式05：常用设计模式之原型模式（创建型模式）

1. Java之原型模式（Prototype Pattern）

    原型模式属于对象的创建模式。通过给出一个原型对象来指明所有创建的对象的类型，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。这就是选型模式的用意。

    原型模式要求对象实现一个可以“克隆”自身的接口，这样就可以通过复制一个实例对象本身来创建一个新的实例。这样一来，通过原型实例创建新的对象，就不再需要关心这个实例本身的类型，只要实现了克隆自身的方法，就可以通过这个方法来获取新的对象，而无须再去通过new来创建。

　 原型模式有两种表现形式：（1）简单形式、（2）登记形式，这两种表现形式仅仅是原型模式的不同实现。

2. 原型模式（简单形式）

（1）

这种形式涉及到三个角色：

　　• 客户(Client)角色：客户类提出创建对象的请求。

　　• 抽象原型(Prototype)角色：这是一个抽象角色，通常由一个Java接口或Java抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的接口。

　　• 具体原型（Concrete Prototype）角色：被复制的对象。此角色需要实现抽象的原型角色所要求的接口。

（2）源代码示例：

  抽象原型角色

public interface Prototype{
    /**
     * 克隆自身的方法
     * @return 一个从自身克隆出来的对象
     */
    public Object clone();
}

 具体原型角色----ConretePrototype1

public class ConcretePrototype1 implements Prototype {
    public Prototype clone(){
        //最简单的克隆，新建一个自身对象，由于没有属性就不再复制值了
        Prototype prototype = new ConcretePrototype1();
        return prototype;
    }
}

 具体原型角色----ConretePrototype2

public class ConcretePrototype2 implements Prototype {
    public Prototype clone(){
        //最简单的克隆，新建一个自身对象，由于没有属性就不再复制值了
        Prototype prototype = new ConcretePrototype2();
        return prototype;
    }
}

客户端角色

public class Client {
    /**
     * 持有需要使用的原型接口对象
     */
    private Prototype prototype;
    /**
     * 构造方法，传入需要使用的原型接口对象
     */
    public Client(Prototype prototype){
        this.prototype = prototype;
    }
    public void operation(Prototype example){
        //需要创建原型接口的对象
        Prototype copyPrototype = prototype.clone();
        
    }
}

3. 原型模式（登记形式）

（1）

作为原型模式的第二种形式，它多了一个原型管理器(PrototypeManager)角色，该角色的作用是：创建具体原型类的对象，并记录每一个被创建的对象。

（2）源代码示例：

抽象原型角色

public interface Prototype{
    public Prototype clone();
    public String getName();
    public void setName(String name);
}

具体原型角色---ConcretePrototype1

public class ConcretePrototype1 implements Prototype {
    private String name;
    public Prototype clone(){
        ConcretePrototype1 prototype = new ConcretePrototype1();
        prototype.setName(this.name);
        return prototype;
    }
    public String toString(){
        return "Now in Prototype1 , name = " + this.name;
    }
    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

具体原型角色---ConcretePrototype2

public class ConcretePrototype2 implements Prototype {
    private String name;
    public Prototype clone(){
        ConcretePrototype2 prototype = new ConcretePrototype2();
        prototype.setName(this.name);
        return prototype;
    }
    public String toString(){
        return "Now in Prototype2 , name = " + this.name;
    }
    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

原型管理器角色保持一个聚集，作为对所有原型对象的登记，这个角色提供必要的方法，供外界增加新的原型对象和取得已经登记过的原型对象。

public class PrototypeManager {
    /**
     * 用来记录原型的编号和原型实例的对应关系
     */
    private static Map<String,Prototype> map = new HashMap<String,Prototype>();
    /**
     * 私有化构造方法，避免外部创建实例
     */
    private PrototypeManager(){}
    /**
     * 向原型管理器里面添加或是修改某个原型注册
     * @param prototypeId 原型编号
     * @param prototype    原型实例
     */
    public synchronized static void setPrototype(String prototypeId , Prototype prototype){
        map.put(prototypeId, prototype);
    }
    /**
     * 从原型管理器里面删除某个原型注册
     * @param prototypeId 原型编号
     */
    public synchronized static void removePrototype(String prototypeId){
        map.remove(prototypeId);
    }
    /**
     * 获取某个原型编号对应的原型实例
     * @param prototypeId    原型编号
     * @return    原型编号对应的原型实例
     * @throws Exception    如果原型编号对应的实例不存在，则抛出异常
     */
    public synchronized static Prototype getPrototype(String prototypeId) throws Exception{
        Prototype prototype = map.get(prototypeId);
        if(prototype == null){
            throw new Exception("您希望获取的原型还没有注册或已被销毁");
        }
        return prototype;
    }
}

客户端角色

public class Client {
    public static void main(String[]args){
        try{
            Prototype p1 = new ConcretePrototype1();
            PrototypeManager.setPrototype("p1", p1);
            //获取原型来创建对象
            Prototype p3 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();
            p3.setName("张三");
            System.out.println("第一个实例：" + p3);
            //有人动态的切换了实现
            Prototype p2 = new ConcretePrototype2();
            PrototypeManager.setPrototype("p1", p2);
            //重新获取原型来创建对象
            Prototype p4 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();
            p4.setName("李四");
            System.out.println("第二个实例：" + p4);
            //有人注销了这个原型
            PrototypeManager.removePrototype("p1");
            //再次获取原型来创建对象
            Prototype p5 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();
            p5.setName("王五");
            System.out.println("第三个实例：" + p5);
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4. 两种形式的比较

　　简单形式和登记形式的原型模式各有其长处和短处。

　　如果需要创建的原型对象数目较少而且比较固定的话，可以采取第一种形式。在这种情况下，原型对象的引用可以由客户端自己保存。

　　如果要创建的原型对象数目不固定的话，可以采取第二种形式。在这种情况下，客户端不保存对原型对象的引用，这个任务被交给管理员对象。在复制一个原型对象之前，客户端可以查看管理员对象是否已经有一个满足要求的原型对象。如果有，可以直接从管理员类取得这个对象引用；如果没有，客户端就需要自行复制此原型对象。

5. 原型设计模式主要使用场景：
（1）类初始化需要消耗非常多的资源
（2）通过new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或者访问权限