楞粳 发表于 2025-6-6 09:44:47

原型模式(Prototype Pattern)

原型模式

一、模式动机

原型模式(Prototype Pattern)结构较为简单,它是一种特殊的创建型模式,当需要创建大量相同或者相似对象时,可以通过对一个已有对象的复制获取更多对象。Java语言提供了较为简单的原型模式解决方案,只需要创建一个原型对象,然后通过在类中定义的克隆方法复制自己。该模式应用较为广泛,可以快速生成大量的相似对象,极大提高了创建新实例的效率。
总结一下就是


[*]复制一个对象,从而克隆出多个与原型对象一模一样的对象
[*]有些对象的创建过程较为复杂,而且需要频繁创建
[*]通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象的类型,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
二、模式定义


[*]原型模式是一种对象创建型模式,用原型实例指定创建对象的种类,并且通过复制这些原型创建新的对象。
[*]原型模式允许通过一个原型对象创建一个或多个同类型的其他对象,而无须知道任何创建的细节
工作原理


[*] 将一个原型对象传给要发动创建的对象(即客户端对象),这个要发动创建的对象通过请求原型对象复制自己来实现创建过程
[*] 创建新对象(也称为克隆对象)的工厂就是原型类自身,工厂方法由负责复制原型对象的克隆方法来实现
[*] 通过克隆方法所创建的对象是全新的对象,它们在内存中拥有新的地址,每一个克隆对象都是独立的
[*] 通过不同的方式对克隆对象进行修改以后,可以得到一系列相似但不完全相同的对象
三、模式结构


四、模式分析


[*]浅克隆(Shallow Clone):当原型对象被复制时,只复制它本身和其中包含的值类型的成员变量,而引用类型的成员变量并没有复制
[*]深克隆(Deep Clone):除了对象本身被复制外,对象所包含的所有成员变量也将被复制
五、总结

模式优点


[*]简化对象的创建过程,通过复制一个已有实例可以提高新实例的创建效率
[*]扩展性较好
[*]简化创建结构,原型模式中产品的复制是通过封装在原型类中的克隆方法实现的,无须专门的工厂类来创建产品
[*]可以使用深克隆的方式保存对象的状态,以便在需要的时候使用,可辅助实现撤销操作
模式缺点


[*]需要为每一个类配备一个克隆方法,而且该克隆方法位于一个类的内部,当对已有的类进行改造时,需要修改源代码,违背了开闭原则。
[*]在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的嵌套引用时,为了实现深克隆,每一层对象对应的类都必须支持深克隆,实现起来可能会比较麻烦。
[*]使用情形
[*]创建新对象成本较大,新对象可以通过复制已有对象来获得,如果是相似对象,则可以对其成员变量稍作修改
[*]系统要保存对象的状态,而对象的状态变化很小
[*]需要避免使用分层次的工厂类来创建分层次的对象
扩展

原型管理器(Prototype Manager)将多个原型对象存储在一个集合中供客户端使用,它是一个专门负责克隆对象的工厂,其中定义了一个集合用于存储原型对象,如果需要某个原型对象的一个克隆,可以通过复制集合中对应的原型对象来获得。
原型管理器中针对抽象类型编程,以便扩展。
原型管理器类
public class PrototypeManager {
    private Hashtable prototypeTable=new Hashtable();//Hashtable存储原型对象
    public PrototypeManager() {
      prototypeTable.put("A", new ConcretePrototypeA());
      prototypeTable.put("B", new ConcretePrototypeB());
    }
    public void add(String key, Prototype prototype) {
      prototypeTable.put(key,prototype);
    }
    public Prototype get(String key) {
      Prototype clone = null;
      clone = ((Prototype)prototypeTable.get(key)).clone(); //克隆方法创建新对象
      return clone;
    }
}
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