设计模式 - 原型模式

一、引入

原型模式就像复制粘贴一样方便。你可以想象成在制作玩具时，用一个模具做出很多相同的玩具。在程序中，原型模式允许我们通过复制已有的对象来创建新的对象，而不需要从头开始写代码。

比如说，你有一个已经设置好的电子邮件模板，包括收件人、主题和内容。现在你需要发送类似的邮件给不同的人，但只需要修改收件人的名字。这时，你可以使用原型模式，复制原始邮件模板，然后只修改收件人的名字即可，省去了重新设置所有信息的麻烦。

原型模式的优点是节省了创建对象的时间和资源，同时保持了原始对象的状态不被修改。这种模式在需要创建多个相似对象时非常有用，特别是当对象的创建过程比较复杂时。

二、概念

原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，它允许对象在创建时通过复制一个现有对象的实例来进行创建，而不是通过传统的构造方法。

原型模式的核心思想是通过复制现有对象的状态来创建新的对象，从而避免了创建过程中的一些复杂初始化操作。这在某些情况下可以提升性能和节省资源。

三、基本结构

0. 原型接口（Prototype） ：定义了复制自身的方法，通常包含一个 clone() 方法。
1. 具体原型类（Concrete Prototype） ：实现了原型接口，并实现了复制自身的方法。
2. 客户端（Client） ：使用原型对象的地方，通过复制现有的对象来创建新的对象。

四、示例代码

// 原型接口
interface Prototype {
    Prototype clone();
}

​
// 具体原型类
class ConcretePrototype implements Prototype {
    private int value;
​
    public ConcretePrototype(int value) {
        this.value = value;
    }
​
    @Override
    public Prototype clone() {
        return new ConcretePrototype(this.value);
    }
​
    public int getValue() {
        return this.value;
    }
}

​
// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个具体原型对象
        ConcretePrototype prototype = new ConcretePrototype(10);
​
        // 使用原型对象来创建新的对象
        ConcretePrototype clone = (ConcretePrototype) prototype.clone();
​
        // 输出新对象的值
        System.out.println("Clone value: " + clone.getValue());
    }
}

在上面的示例中，ConcretePrototype 实现了 Prototype 接口，并在 clone 方法中返回了一个新的实例，从而实现了复制自身的功能。

五、用途

0. 节省资源和时间：

   • 当一个对象的创建过程比复制一个已有对象的成本更高时，原型模式可以节省资源和时间，因为复制操作通常比初始化过程更快。

1. 简化对象的创建：

   • 原型模式可以避免一些复杂的初始化过程，特别是在对象的创建过程中涉及到大量的步骤或者配置项时，使用原型模式可以简化创建过程。

2. 避免构造函数的复杂初始化：

   • 有些对象的初始化过程可能非常复杂，包括大量的参数设置、依赖注入等操作，使用原型模式可以避免这些复杂的初始化过程。

3. 保护对象状态：

   • 原型模式可以保护对象的状态，因为每次创建新对象时都是从现有对象复制得到的，保证了原始对象的状态不会被修改。

4. 支持动态配置：

   • 原型模式可以在运行时动态地配置对象的状态，通过创建一个原型对象然后根据需要修改其状态，可以快速得到新的对象。

5. 实现可定制的复制操作：

   • 在原型模式中，复制操作可以被定制，可以选择深拷贝或浅拷贝，以满足不同的需求。

六、总结

原型模式适用于以下情况：

• 当一个对象的创建成本比复制一个已有对象的成本更高时。
• 当需要避免构造函数的复杂初始化过程时。
• 当一个类的实例只能有几个不同的状态组合，而且需要在运行时动态地创建新的实例。

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