复制粘贴的艺术：原型模式（Java实现）

吃青椒的小新

已于 2024-07-17 17:20:47 修改

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分类专栏： JAVA 设计模式文章标签： java 设计模式原型模式

于 2024-07-17 17:16:43 首次发布

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嘿，程序猿朋友们！还记得我们上一篇文章讲解的创建型模式家族中的最后一个成员——原型模式（Prototype Pattern）的Python实现么，今天我们来看一看这个模式在Java中的实现方式！

一、原型模式简介

原型模式是一种创建型设计模式，它通过复制现有的实例来创建新的对象，而不是通过实例化类来创建对象。这样可以节省创建对象的时间，特别是当对象的创建过程复杂或者成本高昂时。其核心思想是——通过一个原型对象来指明所有创建对象的种类，并通过复制这个原型来生成新的对象。

二、原型模式的主要角色

原型（Prototype）： 声明一个克隆自身的接口；
具体原型（Concrete Prototype）： 实现克隆自身的操作；
客户端（Client）： 通过调用原型对象的克隆方法来创建新的对象。

三、原型模式的结构

类图：

享元模式

示意图：

原型设计模式

四、原型模式的Java实现

我们通过一个实际例子来展示如何在Java中实现原型模式。假设我们有一个“形状”类及其子类，每个形状对象都可以被克隆。

1. 定义原型接口

首先，我们定义一个原型接口，其中包括一个克隆方法：

public interface Prototype {
    Prototype clone();
}

这个 Prototype 接口包含了一个 clone 方法，声明所有实现该接口的类都需要实现这个克隆方法。

2. 定义具体原型

接下来，我们定义一些具体的原型类，例如“圆形”、“矩形”和“多边形”：

public class Circle implements Prototype {
    private String type;
    private int radius;

    public Circle(int radius) {
        this.type = "Circle";
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public Circle clone() {
        return new Circle(this.radius);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Type: " + type + ", Radius: " + radius;
    }
}

public class Rectangle implements Prototype {
    private String type;
    private int width;
    private int height;

    public Rectangle(int width, int height) {
        this.type = "Rectangle";
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    @Override
    public Rectangle clone() {
        return new Rectangle(this.width, this.height);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Type: " + type + ", Width: " + width + ", Height: " + height;
    }
}

public class Polygon implements Prototype {
    private String type;
    private int sides;
    private int length;

    public Polygon(int sides, int length) {
        this.type = "Polygon";
        this.sides = sides;
        this.length = length;
    }

    @Override
    public Polygon clone() {
        return new Polygon(this.sides, this.length);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Type: " + type + ", Sides: " + sides + ", Length: " + length;
    }
}

这些具体的原型类实现了 Prototype 接口，并提供了各自的克隆方法；Circle、Rectangle 和 Polygon 类分别定义了各自的构造函数来初始化它们的属性，并实现了 toString 方法以便于打印对象的详细信息。

3. 客户端代码

最后，我们编写客户端代码来使用这些类：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建原型对象
        Circle circle = new Circle(5);
        Rectangle rectangle = new Rectangle(4, 7);
        Polygon polygon = new Polygon(6, 3);

        // 克隆对象
        Circle circleClone = circle.clone();
        Rectangle rectangleClone = rectangle.clone();
        Polygon polygonClone = polygon.clone();

        // 修改克隆对象的属性
        circleClone.radius = 10;
        rectangleClone.width = 8;
        polygonClone.length = 5;

        // 输出原型对象和克隆对象
        System.out.println("原型对象:");
        System.out.println(circle);
        System.out.println(rectangle);
        System.out.println(polygon);
        System.out.println("\n克隆对象:");
        System.out.println(circleClone);
        System.out.println(rectangleClone);
        System.out.println(polygonClone);
    }
}

这段代码展示了如何使用原型模式来创建和克隆对象，以及如何修改克隆对象的属性：

创建原型对象： 首先，我们创建三个原型对象 circle、rectangle 和 polygon，分别表示一个圆形、一个矩形和一个多边形；
克隆对象： 接着，我们调用 clone 方法克隆这三个对象，生成 circleClone、rectangleClone 和 polygonClone；
修改克隆对象的属性： 为了展示克隆对象的独立性，我们修改了克隆对象的属性 radius、width 和 length；
输出原型对象和克隆对象： 最后，我们打印原型对象和克隆对象，查看它们的详细信息。