Gof23-Portotype模式

原型模式

原型模式（Prototype Pattern）是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式之一。

这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。

例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。

介绍

意图：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。也就是根据现有的实例来生成新的实例。

主要解决：在运行期根据原型创建实例或删除原型。

何时使用：

1、对象种类繁多，无法将它们整合到一个类中时

需要处理的类太多，如果将它们分别作为一个类，那么就需要编写很多类文件。

2、难以根据类生成实例时

生成实例的过程太为复杂，难以根据类生成新的实例。

3、想解耦框架与生成的实例时

生成实例的框架不依赖具体的类，可以先注册一个原型到map中，然后通过复制该原型生成新的实例。

关键代码：

1、实现克隆操作，在 JAVA 实现 Cloneable 接口，重写 clone()

2、原型模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型（易变类）之间的耦合关系，它同样要求这些"易变类"拥有稳定的接口。

优点：

1、性能提高。

2、逃避构造函数的约束。

缺点：

1、配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。

2、必须实现 Cloneable 接口。

使用场景：

1、类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。

2、性能和安全要求的场景。

3、通过 new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。

4、一个对象多个修改者的场景。

5、一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。

6、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。

角色：

Prototype（抽象原型）
负责定义类中应该有哪些方法，以及定义复制现有实例生成新实例的方法。
ConcreatePrototype（具体的原型）
负责实现上面接口定义的方法。
Client（使用者）
负责使用复制实例的方法生吃新的实例。

UML类图：

实例

Product接口，（抽象原型角色）

/**
 * 复制功能的接口，继承了Cloneable接口，实现了该接口的类的实例，可以调用clone方法实现自动复制实例
 */
public interface Product extends Cloneable{

    /**
     * 使用的方法，具体怎么使用，不用关心，子类自己实现
     * @param s
     */
    public abstract void use(String s);

    /**
     * 用于复制实例的方法
     * @return
     */
    public abstract Product createProduct();
}

Manager类，（使用者角色）

public class Manager {
    /**
     * 用于保存实例和名字之间的对应关系
     */
    private Map<String, Product> showCase = new HashMap<>();

    /**
     * 接收到一组名字和Product接口的子类，注册到showCase中
     * @param name 类名
     * @param proto Product的子类，它实现了Product，也就可以调用它的use方法和createClone方法
     */
    public void register(String name, Product proto) {
        showCase.put(name, proto);
    }

    /**
     * 通过该方法复制实例，Manager类和Product接口没有出现它们的子类，就可以独立修改这两个类，而不受它们子类的影响
     * 降低了代码的耦合性
     * @param protoName 模板名字
     * @return
     */
    public Product create(String protoName) {
        Product product = showCase.get(protoName);
        return product.createProduct();
    }
}

MeeageBox：（具体的原型角色）

public class MessageBox implements Product{
    /**
     * 用于装饰的字符
     */
    private char decoChar;

    public MessageBox(char decoChar) {
        this.decoChar = decoChar;
    }

    /**
     * 自定义use方法
     * @param s
     * @throws UnsupportedEncodingException
     */
    @Override
    public void use(String s) {
        int length = s.getBytes().length;
        for (int i = 0; i < length + 4; i++) {
            System.out.print(decoChar);
        }
        System.out.println();
        System.out.println(decoChar + " " + s + " " + decoChar);
        for (int i = 0; i < length + 4; i++) {
            System.out.print(decoChar);
        }
        System.out.println();
    }

     /**
     * 实现复制的方法，通过调用父类的clone方法实现复制
     * @return
     */
    @Override
    public Product createProduct() {
        Product product = null;
        try {
            product = (Product)clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return product;
    }
}

Main类，测试类

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Manager manager = new Manager();
        MessageBox messageBox = new MessageBox('*');
        // 将具体的原型类注册到manager中
        manager.register("warning", messageBox);

        // 通过manager获得MessageBox的实例
        Product product = manager.create("warning");
        product.use("Hello, world");
    }
}
/**
 * ****************
 * * Hello, world *
 * ****************
 */