java 肌汉模式_设计模式之原型模式详解（附源代码）
原型模式(Prototype Pattern)
原型模式(Prototype Pattern)是用于創建重復的對象，同時又能保證性能。這種類型的設計模式屬于創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。
這種模式是實現了一個原型接口，該接口用于創建當前對象的克隆。當直接創建對象的代價比較大時，則采用這種模式。例如，一個對象需要在一個高代價的數據庫操作之后被創建。我們可以緩存該對象，在下一個請求時返回它的克隆，在需要的時候更新數據庫，以此來減少數據庫調用。
介紹
意圖：用原型實例指定創建對象的種類，并且通過拷貝這些原型創建新的對象。
主要解決：在運行期建立和刪除原型。
何時使用：
當一個系統應該獨立于它的產品創建，構成和表示時。
當要實例化的類是在運行時刻指定時，例如，通過動態裝載。
為了避免創建一個與產品類層次平行的工廠類層次時。
當一個類的實例只能有幾個不同狀態組合中的一種時。建立相應數目的原型并克隆它們可能比每次用合適的狀態手工實例化該類更方便一些。
如何解決：利用已有的一個原型對象，快速地生成和原型對象一樣的實例。
關鍵代碼： 1、實現克隆操作，在 JAVA 繼承 Cloneable，重寫 clone()，在 .NET 中可以使用 Object 類的 MemberwiseClone() 方法來實現對象的淺拷貝或通過序列化的方式來實現深拷貝。 2、原型模式同樣用于隔離類對象的使用者和具體類型(易變類)之間的耦合關系，它同樣要求這些"易變類"擁有穩定的接口。
應用實例：
細胞分裂。
JAVA 中的 Object clone() 方法。
優點：
性能提高。
逃避構造函數的約束。
缺點：
配備克隆方法需要對類的功能進行通盤考慮，這對于全新的類不是很難，但對于已有的類不一定很容易，特別當一個類引用不支持串行化的間接對象，或者引用含有循環結構的時候。
必須實現 Cloneable 接口。
逃避構造函數的約束。
使用場景：
資源優化場景。
類初始化需要消化非常多的資源，這個資源包括數據、硬件資源等。
性能和安全要求的場景。
通過 new 產生一個對象需要非常繁瑣的數據準備或訪問權限，則可以使用原型模式。
一個對象多個修改者的場景。
一個對象需要提供給其他對象訪問，而且各個調用者可能都需要修改其值時，可以考慮使用原型模式拷貝多個對象供調用者使用。
在實際項目中，原型模式很少單獨出現，一般是和工廠方法模式一起出現，通過 clone 的方法創建一個對象，然后由工廠方法提供給調用者。原型模式已經與 Java 融為渾然一體，大家可以隨手拿來使用。
注意事項：與通過對一個類進行實例化來構造新對象不同的是，原型模式是通過拷貝一個現有對象生成新對象的。淺拷貝實現 Cloneable，重寫，深拷貝是通過實現 Serializable 讀取二進制流。
實現方案：
具體實現分為淺拷貝和深拷貝
淺拷貝(shallow copy)
被復制對象的所有變量都含有與原來的對象相同的值(僅對于簡單的值類型數據)，而所有的對其他對象的引用都仍然指向原來的對象。換言之，只負責克隆按值傳遞的數據(比如：基本數據類型、String類型)。
簡而言之就是只創建了棧中的指針(有些是指針，有些直接是數據)，而兩個指針指向的堆中的地址是一樣的。即沒有創建真實的對象，改變其中的某一個，另一個也會相應的改變，因為這就是一個對象。但有些數據類型在棧中存儲，那么淺拷貝就可以實現。
在Java中object實現了淺拷貝。所以所有的對象直接調用super.clone()即可。
深拷貝 (deep copy)
被復制對象的所有的變量都含有與原來的對象相同的值，除去那些引用其他對象的變量。那些引用其他對象的變量將指向被復制過的新對象，而不再是原有的那些被引用的對象。換言之，除了淺度克隆要克隆的值外，還負責克隆引用類型的數據，基本上就是被克隆實例所有的屬性的數據都會被克隆出來。
簡而言之，除了棧中的指針(有些是指針，有些直接是數據)，堆中的具體對象也會被克隆一邊。即堆棧都是新數據。所以各自發生的修改不會影響到對方。
Java中，深度復制只需實現CloneAble接口，實現clone函數，具體情況具體分析即可。
模式結構
簡單原型模式：用于原型的版本不多的時候
簡單原型模式
登記模式的原型模式：如果原型的實現很多種版本，那么通過一個登記管理類，可以方便的實現原型的管理。
登記模式的原型模式
實現：我們已細胞的分裂為例子：
一、創建一個抽象原型(Prototype)：
/**
* @see 直接繼承Java的Cloneable即可
* @author Thornhill
*
*/
public interface Splittable extends Cloneable {
public Splittable clone() throws CloneNotSupportedException;
public void showSelf();
}
如果有更多的功能，可以加在此接口中
二、創建具體原型(Concrete Prototype)：
import prototype.Splittable;
/**
* @see 肌肉細胞
* @author Thornhill
*
*/
public class MuscleCells implements Splittable {
private String cellType = "肌肉細胞";
private String cellName;
private String cellLocation;
public MuscleCells(String cellName, String cellLocation) {
this.cellName = cellName;
this.cellLocation = cellLocation;
}
public Splittable clone() {
return new MuscleCells(cellName, cellLocation);
}
public String getCellName() {
return cellName;
}
public void setCellName(String cellName) {
this.cellName = cellName;
}
public String getCellLocation() {
return cellLocation;
}
public void setCellLocation(String cellLocation) {
this.cellLocation = cellLocation;
}
@Override
public void showSelf() {
System.out.println(cellType + " " + cellName + " " + cellLocation);
}
}
實際情況是非常復雜的，原型模式就是為了解決重新創建的巨大開銷和冗余代碼。
三、創建原型管理器(Prototype Manager)：
import prototype.Splittable;
public class CellsManager {
private static Map map = new HashMap();
private CellsManager() {
};
public static Splittable getCells(String cellType) {
Splittable cell = map.get(cellType);
return cell;
}
public static void putCells(String cellType, Splittable cell) {
map.put(cellType, cell);
}
public static void removeCells(String cellType) {
map.remove(cellType);
}
}
純靜態類，具體功能為原型的管理(增刪查)。
四、創建客戶(Client)，即使用者：
import concretePrototype.MuscleCells;
import prototype.Splittable;
import prototypeManager.CellsManager;
public class Client {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
/**
* 創建一個肌肉細胞，放到原型管理中
*/
Splittable cell = new MuscleCells("肌肉甲", "肱二頭肌");
CellsManager.putCells("肌肉細胞", cell);
cell.showSelf();
/**
* 現在還需要一個肌肉細胞肌肉乙，除了名字，其他都一樣，我們就使用克隆
*/
MuscleCells cell1 = (MuscleCells) CellsManager.getCells("肌肉細胞").clone();
cell1.setCellName("肌肉乙");
cell1.showSelf();
}
}
五、運行結果：
肌肉細胞 肌肉甲 肱二頭肌
肌肉細胞 肌肉乙 肱二頭肌
結語：
原型模式適用于需要頻繁創建對象，而新對象和舊對象相似度很高或創建對象開銷很大時使用。符合開閉原則，通常不需要修改抽象原型和原型管理器，只需要加入新的子類即可。
GitHub源代碼
總結
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