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定义
原型（Prototype）模式的定义如下：用一个已经创建的实例作为原型，通过复制该原型对象来创建一个和原型相同或相似的新对象。在这里，原型实例指定了要创建的对象的种类。用这种方式创建对象非常高效，根本无须知道对象创建的细节。
特点
创建重复的对象。
使用场景
-
- 对象之间相同或相似，即只是个别的几个属性不同的时候。
- 创建对象成本较大，例如初始化时间长，占用CPU太多，或者占用网络资源太多等，需要优化资源。
- 创建一个对象需要繁琐的数据准备或访问权限等，需要提高性能或者提高安全性。
- 系统中大量使用该类对象，且各个调用者都需要给它的属性重新赋值。
- 在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone 的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。原型模式已经与 Java 融为浑然一体，大家可以随手拿来使用。
注意事项：与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是，原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的。浅拷贝实现 Cloneable，重写，深拷贝是通过实现 Serializable 读取二进制流。
优缺点
(1) 优点
-
- Java 自带的原型模式基于内存二进制流的复制，在性能上比直接 new 一个对象更加优良。
- 可以使用深克隆方式保存对象的状态，使用原型模式将对象复制一份，并将其状态保存起来，简化了创建对象的过程，以便在需要的时候使用（例如恢复到历史某一状态），可辅助实现撤销操作。
(2) 缺点
-
- 需要为每一个类都配置一个 clone 方法
- clone 方法位于类的内部，当对已有类进行改造的时候，需要修改代码，违背了开闭原则。
- 当实现深克隆时，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，实现起来会比较麻烦。因此，深克隆、浅克隆需要运用得当。
模式结构
原型模式包含以下主要角色。
-
- 抽象原型类：规定了具体原型对象必须实现的接口。
- 具体原型类：实现抽象原型类的 clone() 方法，它是可被复制的对象。
- 访问类：使用具体原型类中的 clone() 方法来复制新的对象。
具体实现
抽象类和具体实现类
/**
* 形状，抽象类
*/
public abstract class Shape implements Cloneable {
/**
* 边框颜色
*/
protected int borderColor;
/**
* 边框样式，0：实现；1：虚线
*/
protected int borderStyle;
/**
* 绘制
*/
public abstract void draw();
public int getBorderColor() {
return borderColor;
}
public void setBorderColor(int borderColor) {
this.borderColor = borderColor;
}
public int getBorderStyle() {
return borderStyle;
}
public void setBorderStyle(int borderStyle) {
this.borderStyle = borderStyle;
}
@Override
public Shape clone() {
try {
return (Shape) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
/**
* 圆形
*/
public class Circle extends Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("draw circle begin...");
}
}
/**
* 矩形
*/
public class Rectangle extends Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("draw rectangle begin...");
}
}原型管理器
/**
* 形状管理器
*/
public class ShapeTypeManager {
private Map<String, Shape> shapeMap = new HashMap<>();
public ShapeTypeManager() {
//初始化时内置一些形状
shapeMap.put("Circle", new Circle());
shapeMap.put("Rectangle", new Rectangle());
}
/**
* 添加形状
* @param shapeName 形状名称
* @param shape 形状对象
*/
public void addShape(String shapeName, Shape shape) {
shapeMap.put(shapeName, shape);
}
/**
* 获取形状
*/
public Shape getShape(String shapeName) {
Shape shape = shapeMap.get(shapeName);
if (shape == null) {
return null;
}
return shape.clone();
}
}具体使用
public class App {
public static void main(String[] args) {
ShapeTypeManager shapeTypeManager = new ShapeTypeManager();
Shape circle = shapeTypeManager.getShape("Circle");
System.out.println("circle:" + circle);
circle.draw();
Shape rectangle = shapeTypeManager.getShape("Rectangle");
System.out.println("rectangle:" + rectangle);
rectangle.draw();
}
}
实际应用
对象池、数据库连接池、线程池等。