原型模式

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原型模式的定义如下：

Specify the kinds of objects to create using a prototypical instance,and create new objects by copying this prototype.

使用原型实例指定要创建的对象类型，并通过复制此原型来创建新对象。

还记得多莉吗？克隆羊！我们不讨论细节，但这里的关键点是这一切都与克隆有关。

用简单的话来说

通过克隆基于现有对象创建对象。

维基百科说

原型模式是软件开发中的一种创造性设计模式。当要创建的对象的类型由原型实例确定时使用，原型实例将被克隆以生成新的对象。

简而言之，它允许你创建一个现有对象的副本，并根据你的需要对其进行修改，而不是费尽周折地从头开始创建一个对象并进行设置。

原型模式的结构很简单:

  1. Prototype： 这个是一个接口，里面必须含有一个可以克隆自己的方法。在Java中，我们可以使用JDK自带的java.lang.Cloneable接口来替代此接口。
  2. ConcretePrototype：实现了Prototype接口的原型对象

原型模式主要用于对象的复制，它的核心是就是类图中的原型类 Prototype。Prototype 类需要具备以下两个条件：

  • 实现 Cloneable 接口。在 java 语言有一个 Cloneable 接口，它的作用只有一个，就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用 clone 方法。在 java 虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出 CloneNotSupportedException 异常。
  • 重写 Object 类中的 clone 方法。Java 中，所有类的父类都是 Object 类，Object 类中有一个 clone 方法，作用是返回对象的一个拷贝，但是其作用域 protected 类型的，一般的类无法调用，因此，Prototype 类需要将 clone 方法的作用域修改为 public 类型。

程序化示例：

第一步，Prototype抽象原型类，声明了copy方法，它可以是接口或基类

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public abstract class Prototype<T> implements Cloneable {

    @SuppressWarnings({"unchecked"})
    public Prototype<T> copy() {
        try {
            return (Prototype<T>) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError();
        }
    }
    
}

第二步，原型类

这个类就是我们的原型类，准备被其他人克隆使用的，所以其实现Prototype 接口，具备克隆的能力。

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@Data
public class CloneSheep extends Prototype<CloneSheep> {

    private String name;

    private int age;

    private String color;

    public CloneSheep(String name, int age, String color) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
    }

}

第三步，创建原型类的工厂类

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public class CloneSheepFactory {

    private final CloneSheep cloneSheep;

    public CloneSheepFactory(CloneSheep cloneSheep) {
        this.cloneSheep = cloneSheep;
    }

    public CloneSheep createCloneSheep() {
        return (CloneSheep) cloneSheep.copy();
    }

}

测试：

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public static void main(String[] args) {

    CloneSheepFactory sheepFactory = new CloneSheepFactory(new CloneSheep("多莉", 7, "白色"));
    CloneSheep cloneSheep1 = sheepFactory.createCloneSheep();
    CloneSheep cloneSheep2 = sheepFactory.createCloneSheep();
    CloneSheep cloneSheep3 = sheepFactory.createCloneSheep();
    System.out.println(cloneSheep1);
    System.out.println(cloneSheep2);
    System.out.println(cloneSheep3);

}

程序输出:

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CloneSheep{name='多莉', age=7, color='白色'}
CloneSheep{name='多莉', age=7, color='白色'}
CloneSheep{name='多莉', age=7, color='白色'}

使用场景

  • 当一个对象的构建代价过高时。例如某个对象里面的数据需要访问数据库才能拿到，而我们却要多次构建这样的对象。
  • 当构建的多个对象，均需要处于某种原始状态时，就可以先构建一个拥有此状态的原型对象，其他对象基于原型对象来修改。

已知用途

  • java.lang.Object#clone()