原型模式（Prototype Pattern）是用于創(chuàng)建重復(fù)的對(duì)象，同時(shí)又能保證性能。這種類型的設(shè)計(jì)模式屬于創(chuàng)建型模式，它提供了一種創(chuàng)建對(duì)象的最佳方式。
這種模式是實(shí)現(xiàn)了一個(gè)原型接口，該接口用于創(chuàng)建當(dāng)前對(duì)象的克隆。當(dāng)直接創(chuàng)建對(duì)象的代價(jià)比較大時(shí)，則采用這種模式。例如，一個(gè)對(duì)象需要在一個(gè)高代價(jià)的數(shù)據(jù)庫操作之后被創(chuàng)建。我們可以緩存該對(duì)象，在下一個(gè)請(qǐng)求時(shí)返回它的克隆，在需要的時(shí)候更新數(shù)據(jù)庫，以此來減少數(shù)據(jù)庫調(diào)用。
介紹
意圖：
用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類，并且通過拷貝這些原型創(chuàng)建新的對(duì)象。
主要解決：
在運(yùn)行期建立和刪除原型。
何時(shí)使用：
1、當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該獨(dú)立于它的產(chǎn)品創(chuàng)建，構(gòu)成和表示時(shí)。
2、當(dāng)要實(shí)例化的類是在運(yùn)行時(shí)刻指定時(shí)，例如，通過動(dòng)態(tài)裝載。
3、為了避免創(chuàng)建一個(gè)與產(chǎn)品類層次平行的工廠類層次時(shí)。
4、當(dāng)一個(gè)類的實(shí)例只能有幾個(gè)不同狀態(tài)組合中的一種時(shí)。建立相應(yīng)數(shù)目的原型并克隆它們可能比每次用合適的狀態(tài)手工實(shí)例化該類更方便一些。
如何解決：
利用已有的一個(gè)原型對(duì)象，快速地生成和原型對(duì)象一樣的實(shí)例。
關(guān)鍵代碼：
1、實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)對(duì)象的淺拷貝或通過序列化的方式來實(shí)現(xiàn)深拷貝。
2、原型模式同樣用于隔離類對(duì)象的使用者和具體類型（易變類）之間的耦合關(guān)系，它同樣要求這些"易變類"擁有穩(wěn)定的接口。
應(yīng)用實(shí)例：
1、細(xì)胞分裂。
2、JAVA 中的 Object clone() 方法。
優(yōu)點(diǎn)：
1、性能提高。
2、逃避構(gòu)造函數(shù)的約束。
缺點(diǎn)：
1、配備克隆方法需要對(duì)類的功能進(jìn)行通盤考慮，這對(duì)于全新的類不是很難，但對(duì)于已有的類不一定很容易，特別當(dāng)一個(gè)類引用不支持串行化的間接對(duì)象，或者引用含有循環(huán)結(jié)構(gòu)的時(shí)候。
2、必須實(shí)現(xiàn) Cloneable 接口。
使用場景：
1、資源優(yōu)化場景。
2、類初始化需要消化非常多的資源，這個(gè)資源包括數(shù)據(jù)、硬件資源等。
3、性能和安全要求的場景。
4、通過 new 產(chǎn)生一個(gè)對(duì)象需要非常繁瑣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備或訪問權(quán)限，則可以使用原型模式。
5、一個(gè)對(duì)象多個(gè)修改者的場景。
6、一個(gè)對(duì)象需要提供給其他對(duì)象訪問，而且各個(gè)調(diào)用者可能都需要修改其值時(shí)，可以考慮使用原型模式拷貝多個(gè)對(duì)象供調(diào)用者使用。
7、在實(shí)際項(xiàng)目中，原型模式很少單獨(dú)出現(xiàn)，一般是和工廠方法模式一起出現(xiàn)，通過 clone 的方法創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，然后由工廠方法提供給調(diào)用者。原型模式已經(jīng)與 Java 融為渾然一體，大家可以隨手拿來使用。
注意事項(xiàng)：
與通過對(duì)一個(gè)類進(jìn)行實(shí)例化來構(gòu)造新對(duì)象不同的是，原型模式是通過拷貝一個(gè)現(xiàn)有對(duì)象生成新對(duì)象的。淺拷貝實(shí)現(xiàn) Cloneable，重寫，深拷貝是通過實(shí)現(xiàn) Serializable 讀取二進(jìn)制流。
實(shí)現(xiàn)
我們將創(chuàng)建一個(gè)抽象類 Shape 和擴(kuò)展了 Shape 類的實(shí)體類。下一步是定義類 ShapeCache，該類把 shape 對(duì)象存儲(chǔ)在一個(gè) Hashtable 中，并在請(qǐng)求的時(shí)候返回它們的克隆。
PrototypePatternDemo，我們的演示類使用 ShapeCache 類來獲取 Shape 對(duì)象。
步驟 1
創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 Cloneable 接口的抽象類。
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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(chuàng)建擴(kuò)展了上面抽象類的實(shí)體類。
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public class Rectangle extends Shape { public Rectangle(){ type = "Rectangle"; } @Override public void draw() { System.out.println("Inside Rectangle::draw() method."); }} |
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public class Square extends Shape { public Square(){ type = "Square"; } @Override public void draw() { System.out.println("Inside Square::draw() method."); }} |
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public class Circle extends Shape { public Circle(){ type = "Circle"; } @Override public void draw() { System.out.println("Inside Circle::draw() method."); }} |
步驟 3
創(chuàng)建一個(gè)類，從數(shù)據(jù)庫獲取實(shí)體類，并把它們存儲(chǔ)在一個(gè) Hashtable 中。
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import java.util.Hashtable; public class ShapeCache { private static Hashtable<String, Shape> shapeMap = new Hashtable<String, Shape>(); public static Shape getShape(String shapeId) { Shape cachedShape = shapeMap.get(shapeId); return (Shape) cachedShape.clone(); } // 對(duì)每種形狀都運(yùn)行數(shù)據(jù)庫查詢，并創(chuàng)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(chǔ)在 Hashtable 中的形狀的克隆。
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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(zhí)行程序，輸出結(jié)果：
Shape : Circle
Shape : Square
Shape : Rectangle
以上就是詳解JAVA 原型模式的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于JAVA 原型模式的資料請(qǐng)關(guān)注服務(wù)器之家其它相關(guān)文章！
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