原型模式(Prototype pattern)

简介

原型模式是创建型模式的一种,其特点在于通过「复制」一个已经存在的实例来返回新的实例,而不是新建实例。被复制的实例就是我们所称的「原型」，这个原型是可定制的。

原型模式多用于创建复杂的或者耗时的实例，因为这种情况下，复制一个已经存在的实例使程序运行更高效；或者创建值相等，只是命名不一样的同类数据。

Prototype原型模式是一种创建型设计模式，它主要面对的问题是：“某些结构复杂的对象”的创建工作；由于需求的变化，这些对象经常面临着剧烈的变化，但是他们却拥有比较稳定一致的接口。下面我们先来看下关联的的几种设计模式，予以区分，再来说说原型模式。

  • Singleton单件模式解决的问题是：实体对象个数问题（这个现在还不太容易混）
  • AbstractFactory抽象工厂模式解决的问题是：“一系列互相依赖的对象”的创建工作
  • Builder生成器模式解决的问题是：“一些复杂对象”的创建工作，子对象变化较频繁，对算法相对稳定
  • FactoryMethor工厂方法模式解决的问题是：某个对象的创建工作。

《设计模式》中说道：使用原型实例指定创建对象的种类，然后通过拷贝这些原型来创建新的对象。

例子

  1. /** Prototype Class **/
  2.  public class Cookie implements Cloneable {
  4.     public Object clone() throws CloneNotSupportedException
  5.     {
  6.         //In an actual implementation of this pattern you would now attach references to
  7.         //the expensive to produce parts from the copies that are held inside the prototype.
  8.         return (Cookie) super.clone();
  9.     }
  10.  }
  12.  /** Concrete Prototypes to clone **/
  13.  public class CoconutCookie extends Cookie { }
  15.  /** Client Class**/
  16.  public class CookieMachine
  17.  {
  19.    private Cookie cookie;//cookie必须是可复制的
  21.      public CookieMachine(Cookie cookie) { 
  22.          this.cookie = cookie; 
  23.      } 
  25.     public Cookie makeCookie()
  26.     {
  27.         try
  28.         {
  29.             return (Cookie) cookie.clone();
  30.         } catch (CloneNotSupportedException e)
  31.         {
  32.             e.printStackTrace();
  33.         }
  34.         return null;
  35.     } 
  38.      public static void main(String args[]){ 
  39.          Cookie tempCookie =  null; 
  40.          Cookie prot = new CoconutCookie(); 
  41.          CookieMachine cm = new CookieMachine(prot); //设置原型
  42.          for(int i=0; i<100; i++) 
  43.              tempCookie = cm.makeCookie();//通过复制原型返回多个cookie 
  44.      } 
  45.  }

现在我们再来看看原型模式的几个要点：

  • Prototype模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型（易变类）之间的耦合关系，它同样要求这些“易变类”拥有“稳定的接口”。
  • Prototype模式对于“如何创建易变类的实体对象”采用“原型克隆”的方法来实现，它使得我们可以非常灵活地动态创建“拥有某些稳定接口”的新对象——所需工作仅仅是注册一个新类的对象（即原型），然后在任何需要的地方不断地Clone。
  • Prototype模式中的Clone方法可以利用Object类的MemberwiseClone（）或者序列化来实现深拷贝。

Javascript中的prototype就是使用了原型模式

  1. function Person(name, age, job) {
  2.   this.name = name;
  3.   this.age = age;
  4.   this.job = job;
  5. }
  7. // 通过原型模式来添加所有实例共享的方法
  8. // sayName() 方法将会被Person的所有实例共享，而避免了重复创建
  9. Person.prototype.sayName = function () {
  10.   console.log(this.name);
  11. };
  13. var person1 = new Person('Weiwei', 27, 'Student');
  14. var person2 = new Person('Lily', 25, 'Doctor');
  16. console.log(person1.sayName === person2.sayName); // true
  18. person1.sayName(); // Weiwei
  19. person2.sayName(); // Lily

正如上面的代码所示，通过原型模式定义的方法sayName()为所有的实例所共享。也就是， person1和person2访问的是同一个sayName()函数。同样的，公共属性也可以使用原型模式进行定义。例如：

  1. function Chinese (name) {
  2.     this.name = name;
  3. }
  5. Chinese.prototype.country = 'China'; // 公共属性，所有实例共享

由于所有的实例对象共享同一个prototype对象，那么从外界看起来，prototype对象就好像是实例对象的原型，而实例对象则好像”继承”了prototype对象一样。它是浅拷贝。

//TODO clone的原理()

JAVA的clone()实现机制涉及到了反射、IO流操作、序列化等。