一天一个设计模式(四)

前言

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，然后用这个原型对象提供的复制办法创建出更多同类型的对象。

原型模式的结构

原型模式要求对象实现一个可以克隆自身的接口(类型)。这样一来，通过原型实例创建新的对象，就不需要关心这个实例本身的类型，只需要实现克隆自身的方法，也而无需再去通过new来创建。

原型类型的表现形式

1. 简单形式
2. 登记形式

正文

简单形式

相关角色

1. 客户(Client)角色：客户类提出创建对象的请求；
2. 抽象原型(Prototype)角色：这是一个抽象角色，通常由一个Java接口或者Java抽象类实现。此角色定义了的具体原型类所需的实现的方法。
3. 具体原型(Concrete Prototype)角色：此角色需要实现抽象原型角色要求的克隆相关的接口。

示例代码

Prototype.java

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/** * 抽象原型角色 */ public abstract class Prototype { private String id; public Prototype(String id) { this.id = id; } public String getId() { return id; } public void setId(String id) { this.id = id; } /** * 克隆自身的方法 * @return 一个从自身克隆出来的对象。 */ public abstract Prototype clone(); }

ConcretePrototype1.java

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public class ConcretePrototype1 extends Prototype { public ConcretePrototype1(String id) { super(id); } public Prototype clone() { Prototype prototype = new ConcretePrototype1(this.getId()); return prototype; } }

ConcretePrototype2.java

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public class ConcretePrototype2 extends Prototype { public ConcretePrototype2(String id) { super(id); } public Prototype clone() { Prototype prototype = new ConcretePrototype2(this.getId()); return prototype; } }

运行结果

登记形式

相关角色

1. 客户(Client)角色：客户类提出创建对象的请求；
2. 抽象原型(Prototype)角色：这是一个抽象角色，通常由一个Java接口或者Java抽象类实现。此角色定义了的具体原型类所需的实现的方法。
3. 具体原型(Concrete Prototype)角色：此角色需要实现抽象原型角色要求的克隆相关的接口。
4. 原型管理器(Prototype Manager)角色：提供各种原型对象的创建和管理。

示例代码

除了原型管理器Prototype Manager以外，登记模式和简单模式并无其他差异。

Prototype.java
W

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

ConcretePrototype1.java

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public class ConcretePrototype1 implements Prototype { private String name; @Override public String getName() { return this.name; } @Override public void setName(String name) { this.name = name; } @Override public Prototype clone() { Prototype prototype = new ConcretePrototype1(); prototype.setName(this.name); return prototype; } @Override public String toString() { return "ConcretePrototype1 [name=" + name + "]"; } }

ConcretePrototype2.java

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

public class ConcretePrototype2 implements Prototype { private String name; @Override public String getName() { return this.name; } @Override public void setName(String name) { this.name = name; } @Override public Prototype clone() { Prototype prototype = new ConcretePrototype2(); prototype.setName(this.name); return prototype; } @Override public String toString() { return "ConcretePrototype2 [name=" + name + "]"; } }

PrototypeManager.java

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public class PrototypeManager { /** * 用来记录原型的编号同原型实例的对象关系 */ private static Map<String, Prototype> map = new HashMap<>(); /** * 私有化构造方法，避免从外部创建实例 */ private PrototypeManager() { } /** * 向原型管理器里面添加或者修改原型实例 * * @param prototypeId 原型编号 * @param prototype 原型实例 */ public static void setProtoType(String prototypeId, Prototype prototype) { map.put(prototypeId, prototype); } /** * 根据原型编号从原型管理器里面移除原型实例 * * @param prototypeId 原型编号 */ public static void removePrototype(String prototypeId) { map.remove(prototypeId); } /** * 根据原型编号获取原型实例 * * @param prototypeId 原型编号 * @return 原型实例对象 * @throws Exception 如果根据原型编号无法获取对应实例，则提示异常“您希望获取的原型还没有注册或已被销毁” */ public 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; } }

Client.java

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public class Client { public static void main(String[] args) { try { // 创建第一个实例 Prototype p1 = new ConcretePrototype1(); // 注册第一个实例 PrototypeManager.setProtoType("p1", p1); // 克隆第一个实例的原型 Prototype p3 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone(); p3.setName("张三"); System.out.println("第一个实例的副本：" + p3); // 创建第二个实例 Prototype p2 = new ConcretePrototype2(); // 注册第二个实例 PrototypeManager.setProtoType("p2", p2); // 克隆第二个实例的原型 Prototype p4 = PrototypeManager.getPrototype("p2").clone(); p4.setName("李四"); System.out.println("第二个实例的副本：" + p4); // 注销第一个实例 PrototypeManager.removePrototype("p1"); // 再次克隆第一个实例的原型 Prototype p5 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone(); p5.setName("王五"); System.out.println("第一个实例的副本：" + p5); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }

运行结果

两者之间的比较

简单形式和登记形式的原型模式各有其长处和短处。

1. 如果要创建的原型对象数据较少而且比较固定的话，可以采用第一种形式。在这种情况下，原型对象的引用可以由客户端自己保存。
2. 如果要创建的原型对象数据不固定的话，可以采用第二种形式。在这种情况下，客户端不保存对原型对象的引用，这个任务被交给原型管理器角色。在克隆一个对象之前，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，可以从原型管理器角色中取得这个对象引用；如果没有，客户端就需要自行复制此原型对象。

总结

原型模式的优点

原型模式允许在运行时动态改变具体的实现类型。原型模式可以在运行期间，有客户来注册符合原型接口的实现类型，也可以动态的改变具体的实现类型，看起来接口没有任何变化，但是其实运行的已经是另外一个类实体了。因为克隆一个原型对象就类似于实例化一个类。

原型模式的缺点

原型模式最主要的缺点是每一个类都必须要配备一个克隆方法。配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类来说并不是很难，但是对于已有的类来说并不容易。

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