设计模式-原型模式

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文章结构-意义 -解决 - 关键代码-实例 -解释 -图解

意义:

原型模式是一种用于创建重复对象,同时又能保证性能的一种创建型模式,改方式实现了原型接口,并在需要的时候更新数据库,以此来减少数据库的调用,其核心意义用原型的实例创建对象的种类,并通过拷贝将这些原型创建新的对象了。

解决了:

主要解决了在运行期间建立和删除原型的操作

关键代码:

Java类在通过继承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,和序列化的深拷贝。 且原型模式同样用于隔离对象的使用者和具体类之间的耦合关系,利用clone()方法来实现克隆;

优点:

1、性能提高。 2、逃避构造函数的约束。

缺点:

1、配备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。

实例

步骤一:创建一个实现了Cloneable的类,并且复写clone()调用,这样当该类或者该类的子类就可以调用clone()方法来克隆自己了

 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;
    }
 }

步骤2:创建几个实体类 继承图形类并且实现对应的方法,同时写上构造器含参数type

 public class Rectangle extends Shape {
  
    public Rectangle(){
      type = "Rectangle";
    }
  
    @Override
    public void draw() {
       System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
    }
 }
 ​
 public class Square extends Shape {
  
    public Square(){
      type = "Square";
    }
  
    @Override
    public void draw() {
       System.out.println("Inside Square::draw() method.");
    }
 }
 ​
 public class Circle extends Shape {
  
    public Circle(){
      type = "Circle";
    }
  
    @Override
    public void draw() {
       System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
    }
 }

步骤3:创建一个图形缓存,内部有一个shapeMap方法 key是String类型用于存Shape抽象类的id value是Shape是图形类 , 还有一个方法getShape(shapeId) 传入指定指定的Shapeid 获取Shape对象,还有一个方法叫做localCache(); 其实是模仿了数据库的操作,向Map中缓存了三个带有id的Shape的子类的对象;

 import java.util.Hashtable;
  
 public class ShapeCache {
     
    private static Hashtable<String, Shape> shapeMap 
       = new Hashtable<String, Shape>();
  
    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);
    }
 }

步骤4:原型模式的Demo 也就是先调用了locaCache() 初始化缓存了ShapeCache的map 然后在通过ShaoeCache.getSahpe("1"); 获取了缓存在map里卖弄的Shape的子类的对象,并通过克隆方法进行返回

 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());        
    }
 }

解释: 其实就是隔离了对象创建的操作,当一个对象创建十分耗费性能时,那么可以将整个对象缓存起来,我们需要用的时候,克隆出来一个一样的(此时内存地址已经改变 若内部有字段类型未实现Cloneabel方法,可能会出现引用地址传递的问题,这样的话也就只是能实现浅拷贝如StringBuffer就会出现这种问题)

整个的流程就是 ShapeCache.loadCache(); 初始化缓存 -》 Shape clonedShape = (Shape) ShapeCache.getShape("1"); 获取指定的Shape子类的对象,然后进行克隆操作返回一个新的对象,但是该对象并不是new 的, System.out.println("Shape : " + clonedShape.getType()); 验证是否克隆成功

图解

20201202-prototype-pattern.png