设计模式之原型模式

复制粘贴功能我们都用过，我们可以把一个文件从一个地方复制到另外一个地方，复制完成之后这个文件和之前的文件也没有一点差别，这就是原型模式的思想：首先创建一个实例，然后通过这个实例去拷贝创建新的实例。这篇文章就好好地分析一下原型模式。

一、认识原型模式

1、概念

用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。

我们拿电脑中复制粘贴的例子来演示一下原型模式.

上面这张图已经很明显了，首先我们需要一个文件，这个文件一定要有可以被克隆的功能，那么我们创建这个文件之后，就可以通过它克隆出无数个。

2、java类图分析

下面我们再从类图的角度来分析一下：

首先我们可以看到一共有三个角色：

（1）客户(Client)角色：客户类提出创建对象的请求；也就是我们用户使用复制粘贴的功能。

（2）抽象原型(Prototype)角色：此角色定义了的具体原型类所需的实现的方法。也就是定义一个文件，说明一下它有被克隆复制的功能。

（3）具体原型(Concrete Prototype)角色：实现抽象原型角色的克隆接口。就是我们的文件实现了可以被复制的功能。

我们会发现其实原型模式的核心就是Prototype（抽象原型），他需要继承Cloneable接口，并且重写Object类中的clone方法才能有复制粘贴的功能。

3、分类

既然我们知道原型模式的核心就是拷贝对象，那么我们能拷贝一个对象实例的什么内容呢？这就要区分深拷贝和浅拷贝之分了。

（1）浅拷贝：我们只拷贝对象中的基本数据类型（8种），对于数组、容器、引用对象等都不会拷贝

（2）深拷贝：不仅能拷贝基本数据类型，还能拷贝那些数组、容器、引用对象等，

下面我们就使用代码去实现一下原型模式。这里实现的是不仅有基本数据类型，还有数组和容器，所以实现的是深拷贝。

二、代码实现原型模式

第一步：定义抽象原型

//定义一个文件抽象原型
public class Prototype implements Cloneable{
    private Integer fileid;
    private String filename;
    private Map<String, Double> scores;
    //getter和setter方法
     //有参构造方法
     //toString方法
    @Override
   protected Prototype clone() {
        Prototype filePrototype = null;
       try {
              //有了下面这句话，基本类型就能克隆了
              filePrototype = (FilePrototype) super.clone();
              //下面要对每一个复杂对象进行分别克隆
              filePrototype.scores = (Map<String, Double>) ((HashMap)this.scores).clone();
          } catch (CloneNotSupportedException e) {
               e.printStackTrace();
          }
           return filePrototype;
       }    
}

第二步：定义具体原型

public class FileConcretePrototype extends Prototype{
    public ConcretePrototype(Integer fileid, Stringfilename,Map<String, Double> scores){
        System.out.println("*********我是构造方法***********");
        super(fileid, filename, scores);
    }
    public void show(){  
       System.out.println("====文件信息=======");
       System.out.println("文件名："+this.getFilename());
       System.out.println("文件号："+this.getFileid());
       System.out.println("文件打分："+this.getScores());
  }
}

第三步：定义用户去模拟过程

public class User {
    public static void main(String[] args) {

        String fileName="重要文件";
        int fileId=1;
        Map<String, Double> fileScores=new HashMap<String,Double>();
        fileScores.put("张三", 99.99);

        //第一步创建出一个实例对象
        ConcretePrototype fileA=new ConcretePrototype(fileId,fileName, fileScores);
        //第二步克隆出来几个
        ConcretePrototype fileB=(ConcretePrototype) fileA.clone();
        ConcretePrototype fileC=(ConcretePrototype) fileA.clone();
        //第三步：输出一下克隆出来的对象是否有变化
        fileB.show();
        fileC.show();
    }
}
//输出是：
/*
*********我是构造方法***********
=========文件信息=============
文件名：重要文件
文件号：1
文件打分：{张三=99.99}
=========文件信息=============
文件名：重要文件
文件号：1
文件打分：{张三=99.99}
*/

我们可以看到，克隆出来的两个文件和之前的文件是一样的，而且我们实现了深拷贝，对于数组、引用等对象同样的适用。

三、分析原型模式

对于原型模式有几个问题需要我们去注意一下

1、克隆对象不会调用构造方法

从上面的输出其实我们也可以发现，构造方法只在一开始我们创建原型的时候输出了，fileB和fileC都没有调用构造方法，这是因为执行clone方法的时候是直接从内存中去获取数据的，在第一次创建对象的时候就会把数据在内存保留一份，克隆的时候直接调用就好了

2、访问权限对原型模式无效

原理也很简单，我们是从内存中直接复制的，所以克隆起来也会直接无视，复制相应的内容就好了。

3、使用场景

（1）当我们的类初始化需要消耗很多的资源时，就可以使用原型模式，因为我们的克隆不会执行构造方法，避免了初始化占有的时间和空间。

（2）一个对象被其她对象访问，并且能够修改时，访问权限都无效了，什么都能修改。

OK，对于设计模式其实主要是理解其思想，然后根据自己的需求去灵活的使用。对于其他设计模式的相关文章也在持续更新当中。

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