设计模式-原型（Prototype）

2018-1-12 by Atlas

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• 设计思想

通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象的类型，然后用复制这个原型对象的方法创建出更多同类型的对象。原始模型模式允许动态的增加或减少产品类，产品类不需要非得有任何事先确定的等级结构，原始模型模式适用于任何的等级结构。缺点是每一个类都必须配备一个克隆方法。

• 应用场景

（1）种类过多无法整合成类时。 （2）不容易利用类产生对象实例时。 （3）希望把框架和所产生的对象实例分开时。

• UML 类图

• Prototype（原型） 参与者 Prototype参与者规定复制（copy）对象实例再建立新对象实例的方法。
• ConcretePrototype（具体原型）参与者 ConcretePrototype参与者是实际上实现先复制对象实例再建立新对象实例的方法。
• Client（客户）参与者 Client参与者利用复制对象实例的方法产生另一个新对象实例。
• 原型模式的核心就是复制，表现到java语言就是实现Cloneable，实现clone方法，具体一点，就是clone操作时以原型为模版，分配原型同样大小的内存空间，然后创建一个跟原型一样的对象实例。

• 简单示例

public class Prototype implements Cloneable {
    private int count;
    private ShallowCopy shallowCopy;
    private static Prototype prototype = new Prototype(0, new ShallowCopy());
    private Prototype(int count, ShallowCopy shallowCopy){
        this.count = count;
        this.shallowCopy = shallowCopy;
    }
    public Prototype clone() throws CloneNotSupportedException {
        Prototype prototype = (Prototype) super.clone();
//        prototype.shallowCopy = this.shallowCopy.clone();
        return prototype;
    }
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Prototype p0 = Prototype.prototype;
        Prototype p1 = p0.clone();
        System.out.println(p0 == p1);
        System.out.println(p0.count == p1.count);
        System.out.println(p0.shallowCopy == p1.shallowCopy);
    }
}
class ShallowCopy implements Cloneable {
    public ShallowCopy clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (ShallowCopy) super.clone();
    }
}

• 成员count、shallowCopy的目的是说明clone操作的“浅拷贝”，不是原型模式的必要元素。
• 私有化Prototype目的是模拟不通过new语法创建对象实例，测试时尽量通过原型复制对象实例，不是原型模式的必要元素。
• System.out.println(p0 == p1);输出false；说明clone后的对象实例是在内存中开辟的新空间。
• System.out.println(p0.count == p1.count);输出true；其实对于基本数据类型来说，数值是存放在对象容器中的，既然对象实例是新开辟的内存空间，数值自然也是复制一份。
• System.out.println(p0.shallowCopy == p1.shallowCopy);输出true；说明clone的原型对象实例中引用的对象的实例并没有重新开辟内存进行复制，只是复制了对引用对象实例的引用，即“浅拷贝”。
• // prototype.shallowCopy = this.shallowCopy.clone();解开注释后，System.out.println(p0.shallowCopy == p1.shallowCopy);输出false；说明可以通过对clone对象实例中引用对象同样执行clone来进行深一些层次的拷贝，但是如果对象实例的引用对象不对引用对象的引用对象显式执行clone，无法达到传递拷贝，即完全深拷贝。
• 当然通过IO操作实现序列化、反序列化对象可以达到深拷贝的效果。

• 案例鉴赏

Spring中的原型模式。

public abstract class AbstractBeanDefinition extends BeanMetadataAttributeAccessor
		implements BeanDefinition, Cloneable {
	// ...
	public static final String SCOPE_DEFAULT = "";
	private String scope = SCOPE_DEFAULT;
	public void setScope(String scope) {
		this.scope = scope;
	}
	public String getScope() {
		return this.scope;
	}
	/**
	 * Return whether this a <b>Singleton</b>, with a single shared instance
	 * returned from all calls.
	 * @see #SCOPE_SINGLETON
	 */
	public boolean isSingleton() {
		return SCOPE_SINGLETON.equals(scope) || SCOPE_DEFAULT.equals(scope);
	}
	/**
	 * Return whether this a <b>Prototype</b>, with an independent instance
	 * returned for each call.
	 * @see #SCOPE_PROTOTYPE
	 */
	public boolean isPrototype() {
		return SCOPE_PROTOTYPE.equals(scope);
	}
	/**
	 * Public declaration of Object's {@code clone()} method.
	 * Delegates to {@link #cloneBeanDefinition()}.
	 * @see Object#clone()
	 */
	public Object clone() {
		return cloneBeanDefinition();
	}
	/**
	 * Clone this bean definition.
	 * To be implemented by concrete subclasses.
	 * @return the cloned bean definition object
	 */
	public abstract AbstractBeanDefinition cloneBeanDefinition();
	// ...
}