设计模式十六之原型模式

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这是我看Head first设计模式书籍之后想要总结的知识点，一方面是对自己学习的东西总结和提炼加强自己的理解和记忆，另一方面是给大家简化这本书，方便大家快速了解各种设计模式。

我想提醒大家的是，设计模式只是前人总结的一些经验套路，实际上还是要在开发项目中慢慢体会，不可成为设计模式的中毒患者，强行照搬设计模式的一些规则。

下面是我上传github的完整的代码，欢迎Follow偶。https://github.com/youaresherlock/JavaDesignPattern

原型模式
(1)原型模式(prototype pattern)是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了
一种创建对象的最佳方式。
这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。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。

(2) 介绍
意图: 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
主要解决: 在运行期建立和删除原型
何时使用:
1.当一个系统应该独立于它的产品创建，构成和表示时 
2.当要实例化的类是在运行时刻指定时，例如，通过动态装载。
3.为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时
4.当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。建立相应数目的原型并克隆它们可能
比每次用合适的状态手工实例化该类更方便一些。
如何解决: 利用已有的一个原型对象，快速地生成和原型对象一样的实例。
关键代码: 
    1.实现克隆操作，在Java继承Cloneable,重写clone(),在.NET中可以使用Object类的MemberwiseClone()方法
来实现对象的浅拷贝或通过序列化的方式来实现深拷贝 
    2.原型模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型(易变类)之间的耦合关系，它同样要求这些"易变类"拥有稳定
的接口。
应用实例: 
    1.细胞分裂 2.Java中的Object clone()方法
优点: 1.性能提高 2.逃避构造函数的约束
缺点:     
    1.配置克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用
不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。
    2.必须实现Cloneable接口
使用场景: 
    1.资源优化场景
    2.类初始化需要消耗非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。
    3.性能和安全要求的场景
    4.通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式
    5.一个对象多个修改者的场景
    6.一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。
    7.在设计项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过clone的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。原型模式已经与Java融为浑然一体，大家可以随手拿来使用。
注意事项： 与通过对一个类进行实例化来构造对象不同的是，原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的。浅拷贝实现Cloneable,重写，
    深拷贝是通过实现Serializable读取二进制流

例子:
    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。
PrototypePatternDemo,我们的演示类使用ShapeCache类来获取Shape对象

类图如下

代码部分

实现了Cloneable接口的抽象类 Shape.java

package com.gougoucompany.designpattern.prototype;

//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;
	}
	
	public Object clone() {
		Object clone = null;
		try {
			clone = super.clone();
		} catch(CloneNotSupportedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return clone;
	}
}

创建扩展了上面抽象类的实体类 Rectangle.java Circle.java Square.java

package com.gougoucompany.designpattern.prototype;

public class Rectangle extends Shape{

	public Rectangle() {
		type = "Rectangle";
	}
	
	@Override
	void draw() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
	}
}


package com.gougoucompany.designpattern.prototype;

public class Square extends Shape {
	
	public Square() {
		type = "Square";
	}

	@Override
	public void draw() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("Inside Square::draw() methond."); 
	}
}


package com.gougoucompany.designpattern.prototype;

public class Circle extends Shape {
	
	public Circle() {
		type = "Circle";
	}

	@Override
	void draw() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("Inside Circle::draw() method."); 
	}

}

创建一个类，从数据库获取实体类，并把他们存储在一个Hashtable中 ShapeCatch.java

package com.gougoucompany.designpattern.prototype;

import java.util.Hashtable;

//创建一个类，从数据库获取实体类，并把他们存储在一个Hashtable中
public class ShapeCatch {
	
	private static Hashtable<String, Shape> shapeMap =
			new Hashtable<>();
	
	public static Shape getShape(String shapeId) {
		Shape cachedShape = shapeMap.get(shapeId);
		return (Shape)cachedShape.clone();
	}
	
	//对每种形状都运行数据库查询，并创建该形状
	//shapeMap.put(shapeKey, shape);
	//例如,我们要添加三种形状
	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);
	}
	
}

PrototypePatternDemo使用ShapeCache类来获取存储在Hashtable中的形状的克隆 PrototypePatternDemo.java

package com.gougoucompany.designpattern.prototype;

//PrototypePatternDemo 使用 ShapeCache 类来获取存储在 Hashtable 中的形状的克隆。
public class PrototypePatternDemo {
	
	public static void main(String[] args) {
		ShapeCache.loadCache();
		
		Shape clonedShape = (Shape)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());
	}
}

result:

/*
Shape : Circle
Shape : Square
Shape : Rectangle

*/