设计模式(五)----- 原型模式(Prototype)----(JAVA版)

最新推荐文章于 2025-07-07 19:03:29 发布

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本文详细介绍了原型模式的概念、工作原理及应用场景。通过一个简单的Java示例，展示了如何利用Prototype模式进行对象复制，以此来提高创建对象的效率。

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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

Prototype模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，根本无需知道任何如何创建的细节,工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建

适用性：

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，通过动态加载

3.为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂层次时。

4.当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时

UML:

原型模式主要用于对象的复制，它的核心是就是类图中的原型类Prototype。Prototype类需要具备以下两个条件：

实现Cloneable接口。

在java语言有一个Cloneable接口，它的作用只有一个，就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出CloneNotSupportedException异常。

重写Object类中的clone方法。

Java中，所有类的父类都是Object类，Object类中有一个clone方法，作用是返回对象的一个拷贝，但是其作用域protected类型的，一般的类无法调用，因此，Prototype类需要将clone方法的作用域修改为public类型。

原型模式是一种比较简单的模式，也非常容易理解，实现一个接口，重写一个方法即完成了原型模式。在实际应用中，原型模式很少单独出现。经常与其他模式混用，他的原型类Prototype也常用抽象类来替代。

参与者

1.Prototype

声明一个克隆自身的接口

2.ConcretePrototype

实现一个克隆自身的操作

3.Client

让一个原型克隆自身从而创建一个新的对象

一个简单的例子：

Prototype

[java] view plain copy print ?

public class Prototype implements Cloneable{
private String name;
public void setName(String name){
this.name = name;
}
public String getName(){
return this.name;
}
public Object clone(){
try{
return super.clone();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
return null;
}
}

public class Prototype implements Cloneable{
   private String name;
   public void setName(String name){
      this.name = name;
   }
   public String getName(){
      return this.name;
   }
   public Object clone(){
      try{
         return super.clone();
       }catch (Exception e){
         e.printStackTrace();
         return null;
    }
}

ConcretePrototype

[java] view plain copy print ?

public class ConcretePrototype extends Prototype{
public ConcretePrototype(String name){
setName(name);
}
}

public class ConcretePrototype extends Prototype{
   public ConcretePrototype(String name){
      setName(name);
   }
}

Client

[java] view plain copy print ?

public class Test{
public static void main (String[] args){
Prototype pro = new ConcretePrototype("prototype");
Prototype pro_2 = (Prototype)pro.clone();
System.out.println(pro.getName());
System.out.println(pro_2.getName());
}

public class Test{
  public static void main (String[] args){
    Prototype pro = new ConcretePrototype("prototype");
    Prototype pro_2 = (Prototype)pro.clone();
    System.out.println(pro.getName());
    System.out.println(pro_2.getName());
}

result:

prototype

原型模式的优点及适用场景

使用原型模式创建对象比直接new一个对象在性能上要好的多，因为Object类的clone方法是一个本地方法，它直接操作内存中的二进制流，特别是复制大对象时，性能的差别非常明显。

使用原型模式的另一个好处是简化对象的创建，使得创建对象就像我们在编辑文档时的复制粘贴一样简单。

因为以上优点，所以在需要重复地创建相似对象时可以考虑使用原型模式。比如需要在一个循环体内创建对象，假如对象创建过程比较复杂或者循环次数很多的话，使用原型模式不但可以简化创建过程，而且可以使系统的整体性能提高很多。