面向对象设计模式之---原型模式(Prototype Pattern)

迈不过友情╰ 2022-05-30 08:58 225阅读 0赞

原型模式的定义是：

> 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。

这个概念看上去很抽象，其实质就是我们在编程中经常用到的**对象复制**，然后我们不免又要提到一个老生常谈的话题**浅复制与深复制**。

先看一下原型模式的UML类图吧：

![这里写图片描述][SouthEast]

其中，Prototype是一个原型的抽象类或借口，它里面有一个共有方法，叫clone。ConcretePrototype1与ConcretePrototype2是两个具体的实例，继承或实现了Prototype。这就对应了定义中*用原型实例指定创建对象的种类*。Client是客户端类，它与Prototype是关联的关系，即在Client类的实例中，有Prototype的对象。客户端可以通过调用Prototype的clone方法来对实现了Prototype的ConcretePrototype1或ConcretePrototype2的对象进行复制来创建新对象，这样比new会有更高的执行效率。

至于它的应有场景，我就拿《大话设计模式》中的例子吧，书中举了一个求职简历的例子，我们投公司一般都是一投好几家，简历也要准备好几份，有的还需要针对公司和职位量身定制部分内容，如果拿软件来生成简历，就比较适合使用原型模式来设计。

现在来谈谈**浅复制与深复制**的问题，所谓浅复制，简而言之，就是在对象中的非引用类型都会被逐位复制，引用类型复制的是引用，也就是说，在复制后的对象中，如果原有对象中含有引用类型的话，那么复制的对象与原对象指向同一个引用类型，这里的*引用类型*指的是数组、其他对象实例等。浅复制只做到了原对象与复制对象的**相对**独立；而深复制就是连引用类型也跟着复制了，原对象与复制对象**完全**独立。

这个例子我们用java来实现，在Java中有一个借口替我们实现好了Prototype，这个接口叫做cloneable。Sun官方的声明如下

> public interface Cloneable  
> 此类实现了 Cloneable 接口，以指示 Object.clone() 方法可以合法地对该类实例进行按字段复制。  
> 如果在没有实现 Cloneable 接口的实例上调用 Object 的 clone 方法，则会导致抛出 CloneNotSupportedException 异常。  
> 按照惯例，实现此接口的类应该使用公共方法重写 Object.clone（它是受保护的）。请参阅 Object.clone()，以获得有关重写此方法的详细信息。  
> 注意，此接口不 包含 clone 方法。因此，因为某个对象实现了此接口就克隆它是不可能的。即使 clone 方法是反射性调用的，也无法保证它将获得成功。

注意红字，也就是说，这个接口告诉计算机，这个类是可复制的。clone默认实现的是**浅复制**，下面就举一个利用原型模式和cloneable接口实现**深复制**的例子。在简历中一般包含有工作经验，我们就把它抽象出一个类。

代码实例如下：

import java.util.*;
    
    //工作经验类
    class Experience implements Cloneable
    {
      private String time;//工作时间
      private String where;//工作地点
    
      //设置工作经验
      public void setExperience(String time , String where)
      {
        this.time = time;
        this.where = where;
      }
    
      //显示工作经验
      public String toString()
      {
       return "在"+ where + "工作过，时间为"+time+"\n"; 
      }
    
      //克隆方法，用于深复制
      protected Object clone()throws CloneNotSupportedException
      {
        return super.clone();
      }
    
    }
    
    //简历类
    class Resume implements Cloneable
    {
       private String name;//名字
       private int age;//年龄
       private Experience exp;//工作经验
    
       //构造方法
       public Resume()
       {
         this.exp = new Experience();
       }
    
       //设置名字
       public void setName(String name)
       {
          this.name = name;
       }
    
       //设置年龄
       public void setAge(int age)
       {
         this.age = age;
       }
    
       //设置工作经验
       public void setExp(String time , String where)
       {
          this.exp.setExperience(time,where);
       }
    
       //显示简历信息
       public String toString()
       {
         return "姓名："+this.name+" 年龄："+ this.age+" 工作经验："+exp.toString();
       }
    
       //克隆方法
      protected Object clone()throws CloneNotSupportedException
      {
        Resume obj = (Resume)super.clone();
        obj.name = this.name;
        obj.age = age;
        obj.exp = (Experience)this.exp.clone();
        return obj;
      }
    
    }
    
    public class Main
    {
      public static void main(String[] args)
      {
        try
        {
          //第一份简历
          Resume r1 = new Resume();
          r1.setName("Martin");
          r1.setAge(23);
          r1.setExp("2016年","Tencent");
    
          //第二份简历
          Resume r2 = (Resume)r1.clone();
          r2.setExp("2017年","Baidu");
    
          System.out.println(r1);
          System.out.println(r2);
        }catch(CloneNotSupportedException e)
        {
          e.printStackTrace();
        }
      }
    }

运行结果如下：  
![这里写图片描述][SouthEast 1]

[SouthEast]: /images/20220530/ddcec3b92a4e47cebe8bc1f67d245057.png
[SouthEast 1]: /images/20220530/1730c5d9860049d9a3093e168a9980f2.png