设计模式——原型模式

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我是靠谱客的博主帅气烧鹅，最近开发中收集的这篇文章主要介绍设计模式——原型模式，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

继前面的单例模式、工厂模式、建造者模式之后，今天我们来学习最后一个创建型设计模式：原型模式。

原理与应用

当系统中需要大量创建相同或者相似的对象时，就可以通过“原型设计模式”来实现。

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。

原型模式的核心思想是，通过拷贝指定的“原型实例（对象）”，创建跟该对象一样的新对象。简单理解就是“克隆指定对象”。

案例

我们将创建一个抽象类 Shape 和扩展了 Shape 类的实体类。下一步是定义类 ShapeCache，该类把 shape 对象存储在一个 Hashtable 中，并在请求的时候返回它们的克隆。

PrototypeDemo 类使用 ShapeCache 类来获取 Shape 对象。

1. 创建一个实现了 Cloneable 接口的抽象类。

public abstract class Shape implements Cloneable {

    private String id;
    protected String type;

    abstract void draw();

    public String getType() {
        return type;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    protected Object clone() {
        Object clone = null;
        try {
            clone = super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return clone;
    }

}

2. 创建扩展了上面抽象类的实体类。

public class Rectangle extends Shape{

    public Rectangle(){
        type = "Rectangle";
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
    }

}


public class Square extends Shape{

    public Square(){
        type = "Square";
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
    }
}


public class Circle extends Shape{

    public Circle(){
        type = "Circle";
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
    }

}

3. 创建一个类，从数据库获取实体类，并把它们存储在一个 Hashtable 中。

public class ShapeCache {

    private static Hashtable<String, Shape> shapeMap = new Hashtable();

    public static Shape getShape(String shapeId) {
        Shape cachedShape = shapeMap.get(shapeId);
        return (Shape)cachedShape.clone();
    }

    public static void loadCache() {
        Circle circle = new Circle();
        circle.setId("1");
        shapeMap.put(circle.getId(), circle);

        Square square = new Square();
        square.setId("2");
        shapeMap.put(square.getId(),square);

        Rectangle rectangle = new Rectangle();
        rectangle.setId("3");
        shapeMap.put(rectangle.getId(),rectangle);
    }

}

4. PrototypeDemo 使用 ShapeCache 类来获取存储在 Hashtable 中的形状的克隆。

public class PrototypeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ShapeCache.loadCache();

        Shape clonedShape = ShapeCache.getShape("1");
        System.out.println("Shape : " + clonedShape.getType());

        Shape clonedShape2 = (Shape) ShapeCache.getShape("2");
        System.out.println("Shape : " + clonedShape2.getType());

        Shape clonedShape3 = (Shape) ShapeCache.getShape("3");
        System.out.println("Shape : " + clonedShape3.getType());
    }
}

输出：

Shape : Circle

Shape : Square

Shape : Rectangle
以上案例来自菜鸟教程。

其实原型模式的概念很好理解，主要是它的实现方式对象克隆设计到深拷贝和浅拷贝。

深拷贝与浅拷贝

浅拷贝

浅拷贝是按位拷贝对象，它会创建一个新对象，这个对象有着原始对象属性值的一份精确拷贝。如果属性是基本类型，拷贝的就是基本类型的值；如果属性是内存地址（引用类型），拷贝的就是内存地址，因此如果其中一个对象改变了这个地址，就会影响到另一个对象。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。

特点：

对于基本数据类型的成员对象，因为基础数据类型是值传递的，所以是直接将属性值赋值给新的对象。基础类型的拷贝，其中一个对象修改该值，不会影响另外一个。
对于引用类型，比如数组或者类对象，因为引用类型是引用传递，所以浅拷贝只是把内存地址赋值给了成员变量，它们指向了同一内存空间。改变其中一个，会对另外一个也产生影响。

深拷贝

深拷贝，在拷贝引用类型成员变量时，为引用类型的数据成员另辟了一个独立的内存空间，实现真正内容上的拷贝。

特点：

对于基本数据类型的成员对象，因为基础数据类型是值传递的，所以是直接将属性值赋值给新的对象。基础类型的拷贝，其中一个对象修改该值，不会影响另外一个（和浅拷贝一样）。
对于引用类型，比如数组或者类对象，深拷贝会新建一个对象空间，然后拷贝里面的内容，所以它们指向了不同的内存空间。改变其中一个，不会对另外一个也产生影响。
对于有多层对象的，每个对象都需要实现 Cloneable 并重写 clone() 方法，进而实现了对象的串行层层拷贝。
深拷贝相比于浅拷贝速度较慢并且花销较大

如何实现深拷贝：