概念
用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象
适用性
1.当一个系统应该独独立于它的产品创建、构成和表示时
2.当需要实例化的类是在运行时被指定
3.为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次
4.当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种树，建立相应数目的原型并克隆它们可能比每次用合适的状态手工实例化该类更为方便一些
简单的应用场景
场景：创建100学个生成绩类包含学号、姓名、成绩
实现：
1.直接通过new创建学生对象
public class Student {
private Integer id; //学号
private String name; //姓名
private Map<String,Integer> mapScore; //学生分数
public Student(Integer id, String name, Map mapScore) {
this.id = id;
this.name = name;
this.mapScore = mapScore;
}
}
public class StudentMain {
public static void main(String[] args) {
Map<String,Integer> scores=new HashMap<>();
scores.put("math",90);
Student student1=new Student(1,"Tom",scores);
Student student2=new Student(2,"Jone",scores);
........
}
}
需要进行大量的手动操作创建对象浪费时间
2.使用循环创建对象节约时间
public class StudentMain {
public static void main(String[] args) {
Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
scores.put("math", 90);
for(int i=0;i<100;i++) {
Student student1 = new Student(i, "Tom", scores);
}
}
}
(1).使用类初始化需要消耗大量的资源包括数据、硬件资源等
(2).通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问资源
3.使用原型模式
public class Student implements Cloneable{
private Integer id; //学号
private String name; //姓名
private Map<String,Integer> mapScore; //学生分数
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Student student=null;
try{
student=(Student) super.clone();
}catch (CloneNotSupportedException e){
e.printStackTrace();
}
return student;
}
}
public class StudentMain {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
//创建原型
Student student=new Student();
scores.put("math", 90);
for(int i=0;i<100;i++) {
Student student1 = (Student) student.clone();
student1.setId(i);
student1.setName("Tom");
student1.setMapScore(scores);
}
}
}
深拷贝和浅拷贝
浅拷贝：浅拷贝会按照拷贝对象创造一个新的对象，对原始数据进行精准拷贝,即默认拷贝构造函数只是对对象进行浅拷贝复制(逐个成员依次拷贝)，即只复制对象空间而不复制资源。浅拷贝仅仅复制所考虑的对象，而不复制它所引用的对象，如果改变原始对象的值，拷贝的对象也会发生改变
深拷贝：对整个对象进行拷贝，深拷贝会拷贝所有的属性,并拷贝属性指向的动态分配的内存。当对象和它所引用的对象一起拷贝时即发生深拷贝。如果改变原始对象的值，拷贝对象中的值不会发生改变，深拷贝相比于浅拷贝速度较慢并且花销较大。
原型模式的应用
原型模式大量被应用各种框架的源码中,以Spring源码为例：
原型模式表现形式
简单表现形式
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。
实例
/**
* 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();
}
public class ConcretePrototype1 extends Prototype {
public ConcretePrototype1(String id) {
super(id);
}
public Prototype clone() {
Prototype prototype = new ConcretePrototype1(this.getId());
return prototype;
}
}
public class ConcretePrototype2 extends Prototype {
public ConcretePrototype2(String id) {
super(id);
}
public Prototype clone() {
Prototype prototype = new ConcretePrototype2(this.getId());
return prototype;
}
}
原型管理器
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3.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：此角色需实现抽象原型角色要求的克隆相关的借口
4.原型管理器(Prototype Manager)角色：提供各种原型的创建和管理
实例
/**
*创建原型接口
*/
public interface Prototype{
public Prototype clone();
public String getName();
public void setName();
}
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;
}
public class PrototypeManager{
/**
* 创建原型管理器
* HashMap：原型id->原型对象
*/
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(){}
//在原型管理器中添加实例
public static void setProtoType(String prototypeId, Prototype prototype) {
map.put(prototypeId, prototype);
}
//根据原型编号删除原型
public static void removePrototype(String prototypeId) {
map.remove(prototypeId);
}
//获取原型实例
public static Prototype getPrototype(String prototypeId) throws Expection{
Prototype prototype = map.get(prototypeId);
if(prototype!=null){
throw new Exception(prototypeId+"原型已被销毁或未注册！");
}
return prototype;
}
}
