设计模式之Prototype - 原型模式

Prototype模式也叫原型模式,是由GoF提出的23种设计模式中的一种。Prototype模式是一种对象创建型模式,它采取复制原型对象的方法来创建对象的实例。使用Prototype模式创建的实例,具有与原型一样的数据。

本文介绍设计模式中的原型(Prototype)模式的概念,用法,以及实际应用中怎么样使用Prototype模式进行开发。
Prototype模式的概念
Prototype模式是一种对象创建型模式,它跟工厂模式,Builder模式等一样,都用来创建类的实例对象。

但Prototype模式的对象创建方法,具有以下特点:

-由原型对象自身创建目标对象。也就是说,对象创建这一动作发自原型对象本身。

-目标对象是原型对象的一个克隆。也就是说,通过Prototype模式创建的对象,不仅仅与原型对象具有相同的结构,还与原型对象具有相同的值。

-根据对象克隆深度层次的不同,有浅度克隆与深度克隆。

有关Java语言克隆技术的描述,请参考:

Java语言的克隆与深层次克隆技术入门与精通一文。

简单一点说,

Prototype模式提供一种方法,让类的对象可以实现对自身的复制。

Prototype模式的应用场景:
- 在创建对象的时候,我们不只是希望被创建的对象继承其基类的基本结构,还希望继承原型对象的数据。

-希望对目标对象的修改不影响既有的原型对象(深度克隆的时候可以完全互不影响)。

-隐藏克隆操作的细节。很多时候,对对象本身的克隆需要涉及到类本身的数据细节。

现实生活中,就有许多这样的例子:

生物细胞的自身复制;根据产品模型生产产品等等

Prototype模式的模型定义:

Prototype{

+clone():Prototype

}

即:原型类Prototype提供clone()方法,实现对对象自身的复制(克隆)。

Prototype模式的实现范例
下面我们使用Prototype模式来实现细胞(Cell)的自身复制过程。

Java语言提供了对象复制的机制,Prototype模式的Java实现一般也通过实现Cloneable接口来实现。

这里我们也通过实现Cloneable接口来说明Prototype模式。

public class Cell implements Cloneable {

//细胞壁

privateStringcellWall;

//细胞膜

privateStringcellMembrane;

//细胞组织

privateStringcellularTissue;

...//这里省略掉了对成员变量的setter/getter方法的定义

//细胞的自身复制

//这里重载了Obect#clone()方法,为了方便外部调用,把返回值由Object修改为Cell,并把访问级别设置为public

publicCellclone(){

try{

//只需简单地调用super.clone();即可

return(Cell)super.clone();

}catch(CloneNotSupportedExceptione){

throw(newInternalError(e.getMessage()));

}

}

}

//调用方:

publicclassClient{

publicstaticvoidmain(String[]args){

//准备原型细胞

Cellcell=newCell();

cell.setCellWall("cellwall1");

...

//克隆原型细胞

CellclonedCell=cell.clone();

...

//操作被克隆的细胞(略)

}

}

这里使用了一个简单的例子说明了Prototype模式的对象创建过程与方法。里面省略了某些无关紧要的代码。

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