六个创建模式之原型模式(Prototype Pattern)

定义：

使用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这个原型的属性创建新的对象。

结构图：

• Prototype：抽象原型类，声明克隆方法的接口，并是所有原型类的公共父类。在Java中，Object类为该角色。
• ConcretePrototype：具体原型类，实现克隆方法，返回自己的一个克隆对象。
• Client：从一个已有的原型对象，调用其克隆方法，获得该对象的克隆对象，针对抽象原型类编程，方便进行扩展和修改。

浅克隆(Shallow Clone)

• 浅克隆中，如果原型对象的成员变量是值类型，则进行复制，不会相互影响，如果是引用类型，则将其地址复制，实质上指向的是同一个对象。
• 在Java语言中可以覆盖Object中的clone()方法来实现浅克隆，其中具体原型类必需要实现Cloneable接口。如果没有实现这个接口，则会抛出CloneNotSupportedException。

class ConcretePrototype implements  Cloneable
{
……
public Prototype  clone()
{
　　Object object = null;
　　try {
　　　　　object = super.clone();
　　} catch (CloneNotSupportedException exception) {
　　　　　System.err.println("Not support cloneable");
　　}
　　return (Prototype )object;
}
……
}

深克隆(Deep Clone)

• 无论原型对象的成员变量是值类型还是引用类型，都将复制一份给克隆对象。
• 在Java中可以通过序列化(Serialization)来进行深克隆，即原型对象实现Serializable接口，然后写入到ObjectOutputStream，则从该Stream读出对象即可。

 //使用序列化技术实现深克隆
public object deepClone() throws  IOException, ClassNotFoundException, OptionalDataException{
	//将对象写入流中
	ByteArrayOutputStream bao=new  ByteArrayOutputStream();
	ObjectOutputStream oos=new  ObjectOutputStream(bao);
	oos.writeObject(this);

	//将对象从流中取出
	ByteArrayInputStream bis=new  ByteArrayInputStream(bao.toByteArray());
	ObjectInputStream ois=new  ObjectInputStream(bis);
	return  (WeeklyLog)ois.readObject();
}

原型管理器

原型管理器是将多个原型对象存储在一个集合中供客户端使用，专门负责克隆对象的工厂，类似于简单工厂方法，通过key来获取一个新的对象。

• 原型管理器中往往使用一个HashTable来管理所有原型对象。
• 可以提供一个默认的原型对象，如果有新的写入，可以将原有的对象进行覆盖。
• 读取时，从HashTable中获得原型对象，然后调用原型对象的clone方法获得一个新的对象。

优点：

• 当创建一个对象比较复杂时，原型模式可以简化其创建过程，通过复制获得和已有实例相同的对象。
• 简化创建结构，不需要专门的工厂存在，仅需要实现克隆方法即可。

缺点：

• 克隆方法位于类的内部，家中了类的职责，对已有类进行改造时，需要修改源码。
• 在实现深克隆时需要较为复杂的代码，存在多重嵌套的问题。

适用场景：

• 创建新对象的成本比较大，新的对象可以通过原型模式对已有对象进行复制来获得。
• 如果系统要保存对象状态，并且对象本身占用内存很少，可以使用原型模式配合备忘录模式来实现。

实例：

PrototypePattern.java