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《JAVA与形式》之原型模式

发布时间： 2012-08-31 12:55:03 作者： rapoo

《JAVA与模式》之原型模式

在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是这样描述原型（Prototype）模式的：

　　原型模式属于对象的创建模式。通过给出一个原型对象来指明所有创建的对象的类型，然后用复制这个原型对象的办法创建出更多同类型的对象。这就是选型模式的用意。

原型模式的结构

　　原型模式要求对象实现一个可以“克隆”自身的接口，这样就可以通过复制一个实例对象本身来创建一个新的实例。这样一来，通过原型实例创建新的对象，就不再需要关心这个实例本身的类型，只要实现了克隆自身的方法，就可以通过这个方法来获取新的对象，而无须再去通过new来创建。

　　原型模式有两种表现形式：（1）简单形式、（2）登记形式，这两种表现形式仅仅是原型模式的不同实现。

简单形式的原型模式

　　《JAVA与形式》之原型模式　　这种形式涉及到三个角色：

　　（1）客户(Client)角色：客户类提出创建对象的请求。

　　（2）抽象原型(Prototype)角色：这是一个抽象角色，通常由一个Java接口或Java抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的接口。

　　（3）具体原型（Concrete Prototype）角色：被复制的对象。此角色需要实现抽象的原型角色所要求的接口。

源代码

　　抽象原型角色

public interface Prototype{    /**     * 克隆自身的方法     * @return 一个从自身克隆出来的对象     */    public Object clone();}

　　具体原型角色

public class ConcretePrototype1 implements Prototype {    public Prototype clone(){        //最简单的克隆，新建一个自身对象，由于没有属性就不再复制值了        Prototype prototype = new ConcretePrototype1();        return prototype;    }}
public class ConcretePrototype2 implements Prototype {    public Prototype clone(){        //最简单的克隆，新建一个自身对象，由于没有属性就不再复制值了        Prototype prototype = new ConcretePrototype2();        return prototype;    }}

　　客户端角色

public class Client {    /**     * 持有需要使用的原型接口对象     */    private Prototype prototype;    /**     * 构造方法，传入需要使用的原型接口对象     */    public Client(Prototype prototype){        this.prototype = prototype;    }    public void operation(Prototype example){        //需要创建原型接口的对象        Prototype copyPrototype = prototype.clone();            }}

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登记形式的原型模式

　　《JAVA与形式》之原型模式

　　作为原型模式的第二种形式，它多了一个原型管理器(PrototypeManager)角色，该角色的作用是：创建具体原型类的对象，并记录每一个被创建的对象。

源代码

　　抽象原型角色

public interface Prototype{    public Prototype clone();    public String getName();    public void setName(String name);}

　　具体原型角色

public class ConcretePrototype1 implements Prototype {    private String name;    public Prototype clone(){        ConcretePrototype1 prototype = new ConcretePrototype1();        prototype.setName(this.name);        return prototype;    }    public String toString(){        return "Now in Prototype1 , name = " + this.name;    }    @Override    public String getName() {        return name;    }    @Override    public void setName(String name) {        this.name = name;    }}
public class ConcretePrototype2 implements Prototype {    private String name;    public Prototype clone(){        ConcretePrototype2 prototype = new ConcretePrototype2();        prototype.setName(this.name);        return prototype;    }    public String toString(){        return "Now in Prototype2 , name = " + this.name;    }    @Override    public String getName() {        return name;    }    @Override    public void setName(String name) {        this.name = name;    }}

　　原型管理器角色保持一个聚集，作为对所有原型对象的登记，这个角色提供必要的方法，供外界增加新的原型对象和取得已经登记过的原型对象。

public class PrototypeManager {    /**     * 用来记录原型的编号和原型实例的对应关系     */    private static Map<String,Prototype> map = new HashMap<String,Prototype>();    /**     * 私有化构造方法，避免外部创建实例     */    private PrototypeManager(){}    /**     * 向原型管理器里面添加或是修改某个原型注册     * @param prototypeId 原型编号     * @param prototype    原型实例     */    public synchronized static void setPrototype(String prototypeId , Prototype prototype){        map.put(prototypeId, prototype);    }    /**     * 从原型管理器里面删除某个原型注册     * @param prototypeId 原型编号     */    public synchronized static void removePrototype(String prototypeId){        map.remove(prototypeId);    }    /**     * 获取某个原型编号对应的原型实例     * @param prototypeId    原型编号     * @return    原型编号对应的原型实例     * @throws Exception    如果原型编号对应的实例不存在，则抛出异常     */    public synchronized static Prototype getPrototype(String prototypeId) throws Exception{        Prototype prototype = map.get(prototypeId);        if(prototype == null){            throw new Exception("您希望获取的原型还没有注册或已被销毁");        }        return prototype;    }}

　　客户端角色

public class Client {    public static void main(String[]args){        try{            Prototype p1 = new ConcretePrototype1();            PrototypeManager.setPrototype("p1", p1);            //获取原型来创建对象            Prototype p3 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();            p3.setName("张三");            System.out.println("第一个实例：" + p3);            //有人动态的切换了实现            Prototype p2 = new ConcretePrototype2();            PrototypeManager.setPrototype("p1", p2);            //重新获取原型来创建对象            Prototype p4 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();            p4.setName("李四");            System.out.println("第二个实例：" + p4);            //有人注销了这个原型            PrototypeManager.removePrototype("p1");            //再次获取原型来创建对象            Prototype p5 = PrototypeManager.getPrototype("p1").clone();            p5.setName("王五");            System.out.println("第三个实例：" + p5);        }catch(Exception e){            e.printStackTrace();        }    }}

两种形式的比较

　　简单形式和登记形式的原型模式各有其长处和短处。

　　如果需要创建的原型对象数目较少而且比较固定的话，可以采取第一种形式。在这种情况下，原型对象的引用可以由客户端自己保存。

　　如果要创建的原型对象数目不固定的话，可以采取第二种形式。在这种情况下，客户端不保存对原型对象的引用，这个任务被交给管理员对象。在复制一个原型对象之前，客户端可以查看管理员对象是否已经有一个满足要求的原型对象。如果有，可以直接从管理员类取得这个对象引用；如果没有，客户端就需要自行复制此原型对象。

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Java中的克隆方法

　　Java的所有类都是从java.lang.Object类继承而来的，而Object类提供protected Object clone()方法对对象进行复制，子类当然也可以把这个方法置换掉，提供满足自己需要的复制方法。对象的复制有一个基本问题，就是对象通常都有对其他的对象的引用。当使用Object类的clone()方法来复制一个对象时，此对象对其他对象的引用也同时会被复制一份

　　Java语言提供的Cloneable接口只起一个作用，就是在运行时期通知Java虚拟机可以安全地在这个类上使用clone()方法。通过调用这个clone()方法可以得到一个对象的复制。由于Object类本身并不实现Cloneable接口，因此如果所考虑的类没有实现Cloneable接口时，调用clone()方法会抛出CloneNotSupportedException异常。

克隆满足的条件

　　clone()方法将对象复制了一份并返还给调用者。所谓“复制”的含义与clone()方法是怎么实现的。一般而言，clone()方法满足以下的描述：

　　（1）对任何的对象x，都有：x.clone()!=x。换言之，克隆对象与原对象不是同一个对象。

　　（2）对任何的对象x，都有：x.clone().getClass() == x.getClass()，换言之，克隆对象与原对象的类型一样。

　　（3）如果对象x的equals()方法定义其恰当的话，那么x.clone().equals(x)应当成立的。

　　在JAVA语言的API中，凡是提供了clone()方法的类，都满足上面的这些条件。JAVA语言的设计师在设计自己的clone()方法时，也应当遵守着三个条件。一般来说，上面的三个条件中的前两个是必需的，而第三个是可选的。

浅克隆和深克隆

　　无论你是自己实现克隆方法，还是采用Java提供的克隆方法，都存在一个浅度克隆和深度克隆的问题。

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