原型模式

概念： 是一种创建型设计模式,它通过复制一个已经存在的实例来返回新的实例,而不是新建实例。被复制的实例就是我们所称的原型。

原型模式的拷贝：分为"浅拷贝"和"深拷贝"。（这个和我们理解的拷贝是一样的）

浅拷贝: 对值类型的成员变量进行值的复制,对引用类型的成员变量只复制引用,不复制引用的对象. 深拷贝: 对值类型的成员变量进行值的复制,对引用类型的成员变量也进行引用对象的复制.

组成

原型模式涉及到三个角色：

（1）客户(Client)角色：客户类提出创建对象的请求。 （2）抽象原型(Prototype)角色：这是一个抽象角色，通常由一个Java接口或Java抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的接口。 （3）具体原型（Concrete Prototype）角色：被复制的对象。此角色需要实现抽象的原型角色所要求的接口。

用Uml图表示就是：

那么根据上面的描述，我们通过代码来加深理解。首先我们需要创建三个角色，分别是上面的抽象原型，具体原型，客户。

抽象原型：

public interface Prototype{
    /**
     * 克隆自身的对象
     */
    public Object clone();
}

具体原型：

public class ConcretePrototype1 implements Prototype {
    public Prototype clone(){
        //最简单的克隆，新建一个自身对象，没有属性
        Prototype prototype = new ConcretePrototype1();
        return prototype;
    }
}

客户端：

public class Client {
   
    private Prototype prototype;
    
    public Client(Prototype prototype){
        this.prototype = prototype;
    }
    public void operation(Prototype example){
        //需要创建原型接口的对象
        Prototype copyPrototype = prototype.clone();
    }
}

这是最简单的克隆方式，被拷贝的对象没有任何的属性。

下面看一下登记形式的原型模式,它多了一个原型管理器(PrototypeManager)角色，该角色的作用是：创建具体原型类的对象，并记录每一个被创建的对象。

登记形式的原型模式

来看代码实现上有什么不同，

抽象原型角色：

public interface Prototype{
    public Prototype clone();
    public String getName();
    public void setName(String name);
}

具体原型角色：

public class ConcretePrototype1 implements Prototype {
    private String name;
    public Prototype clone(){
        ConcretePrototype1 prototype = new ConcretePrototype1();
        prototype.setName(this.name);
        return prototype;
    }
    public String toString(){
        return "Now in Prototype1 , name = " + this.name;
    }
    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

public class ConcretePrototype2 implements Prototype {
    private String name;
    public Prototype clone(){
        ConcretePrototype2 prototype = new ConcretePrototype2();
        prototype.setName(this.name);
        return prototype;
    }
    public String toString(){
        return "Now in Prototype2 , name = " + this.name;
    }
    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

原型管理器角色保持一个聚集，作为对所有原型对象的登记，这个角色提供必要的方法，供外界增加新的原型对象和取得已经登记过的原型对象。

public class PrototypeManager {
    /**
     * 用来记录原型的编号和原型实例的对应关系
     */
    private static Map<String,Prototype> map = new HashMap<String,Prototype>();
    
    private PrototypeManager(){}
    /**
     * 向原型管理器里面添加或是修改某个原型注册
     */
    public synchronized static void setPrototype(String prototypeId , Prototype prototype){
        map.put(prototypeId, prototype);
    }
    /**
     * 从原型管理器里面删除某个原型注册
     */
    public synchronized static void removePrototype(String prototypeId){
        map.remove(prototypeId);
    }
    /**
     * 获取某个原型编号对应的原型实例
     */
    public synchronized static Prototype getPrototype(String prototypeId) throws Exception{
        Prototype prototype = map.get(prototypeId);
        if(prototype == null){
            throw new Exception("您希望获取的原型还没有注册或已被销毁");
        }
        return prototype;
    }
}

客户端测试：

public class Client {
    public static void main(String[]args){
        try{
            Prototype p1 = new ConcretePrototype();
            PrototypeManager.setPrototype("p1", p1);
            //获取原型来创建对象
            Prototype p3 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();
            p3.setName("张三");
            System.out.println("第一个实例：" + p3);
            //有人动态的切换了实现
            Prototype p2 = new ConcretePrototype2();
            PrototypeManager.setPrototype("p1", p2);
            //重新获取原型来创建对象
            Prototype p4 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();
            p4.setName("李四");
            System.out.println("第二个实例：" + p4);
            //有人注销了这个原型
            PrototypeManager.removePrototype("p1");
            //再次获取原型来创建对象
            Prototype p5 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();
            p5.setName("王五");
            System.out.println("第三个实例：" + p5);
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

总结

如果需要创建的原型对象数目较少而且比较固定的话，可以采取第一种形式。在这种情况下，原型对象的引用可以由客户端自己保存。 　　如果要创建的原型对象数目不固定的话，可以采取第二种形式。在这种情况下，客户端不保存对原型对象的引用，这个任务被交给管理员对象。在复制一个原型对象之前，客户端可以查看管理员对象是否已经有一个满足要求的原型对象。如果有，可以直接从管理员类取得这个对象引用；如果没有，客户端就需要自行复制此原型对象。