[設計模式] - No.9 Prototype模式
Prototype 模式
在Java中，如果我們一般使用new XXClass()的方式獲取一個例項。而Prototype提供了這樣一種方式，既不通過new的方式獲取例項，同時和工廠方法獲取例項的方法不同。該模式使用類對應的物件來產生新的例項。
在介紹Prototype模式之前，我們要首先介紹Java中的clone()和Cloneable。我們知道，在java中，所有的類都繼承於一個叫Object的類。而該類中一個重要的方法就是clone()。他可以通過複製例項的方式獲取一個新的例項，而不需要知道該類的具體實現。
如果我們希望對一個類的例項進行克隆，那麼我們被克隆的類必須實現Cloneable
clone()時會丟擲CloneNotSupportedException異常。Cloneable介面中並沒有宣告任何方法，只是用來標記這個類可以被複制，這類介面被稱為標記介面。
我們結合一段程式碼來看clone()函式的作用。假設我們有個類實現了Cloneable：
public class Stuent implements Cloneable {
private String name;
private Date birth;
public Stuent(String name,Date date) {
this.name = 在Student中有兩個成員變數，一個是String型別的姓名，一個是Date型別的生日。
由於clone()函式訪問許可權是protected的，所以這裡我在Student中過載了該函式，修改訪問修飾符為public，直接呼叫父類的clone()
我們在主函式中這樣呼叫Student：
public class Main {
Date date = new Date();
date.setYear(1995);
date.setMonth(7);
date.setDate(3);
Stuent s1 = new Stuent("xiaoming",date);
Stuent s2 = (Stuent) s1.clone();
System.out.println(s1.toString());
System.out.println(s2.toString());
System.out.println(s1.getName()==s2.getName()?"s1.name == s2.name":"s1.name != s2.name");
System.out.println(s1.getBirth()==s2.getBirth()?"s1.birth == s2.birth":"s1.birth != s2.birth");
System.out.println("\n-------After change-------\n");
s2.setName("xiaohong");
date.setYear(1996);
date.setMonth(5);
date.setDate(12);
System.out.println(s1.toString());
System.out.println(s2.toString());
System.out.println(s1.getName()==s2.getName()?"s1.name == s2.name":"s1.name != s2.name");
System.out.println(s1.getBirth()==s2.getBirth()?"s1.birth == s2.birth":"s1.birth != s2.birth");
}
我們首先建立一個s1,其變數name值為"xiaoming"，並且birth物件指向date。然後呼叫該函式的clone()函式來克隆一個新的例項。列印兩個例項。接下來我們修改date中的值，並在此列印兩個例項。（上面程式碼中Date類的月份從0開始，所以7對應八月，5對應六月）
輸出如下所示：
name: xiaoming,birth: Sat Aug 03 10:21:41 CST 3895
name: xiaoming,birth: Sat Aug 03 10:21:41 CST 3895
s1.name == s2.name
s1.birth == s2.birth-------After change-------
name: xiaoming,birth: Fri Jun 12 10:21:41 CST 3896
name: xiaohong,birth: Fri Jun 12 10:21:41 CST 3896
s1.name != s2.name
s1.birth == s2.birth
可以看出，在我們修改了date之後，s1和s2對應的date變數均發生了改變。也就是說兩個例項內部的成員變數birth指向同一段記憶體空間。這也就是我們說的，淺拷貝。
淺拷貝：當我們複製一個物件A時，返回一個新的物件引用B。同時A和B具有相同的成員變數，而對於A中含有的引用，B也僅僅複製該引用，而沒有複製該引用所指向的記憶體空間儲存的值。我們用一張圖來表示上述的過程。
回到Prototype模式，一個簡單的Prototype 模式如下所示：
首先，我們有一個Product介面，該介面繼承了Cloneable介面，所有克隆的類實現了該介面。
public interface Product extends Cloneable {
public abstract void show(String s);
public abstract Product createClone();
}
然後，我們有一個Manager類，該類維護了一個Map儲存我們想要克隆的例項
public class Manager {
private HashMap showcase = new HashMap();
public void register(String name, Product proto) {
showcase.put(name, proto);
}
public Product create(String protoname) {
Product p = (Product)showcase.get(protoname);
return p.createClone();
}
}
最後，實現了兩個具體類MessageBox和UnderlinePen，其實現了具體的列印方法和克隆方法。
public class MessageBox implements Product {
private char decochar;
public MessageBox(char decochar) {
this.decochar = decochar;
}
@Override
public void show(String s) {
int length = s.getBytes().length;
for (int i = 0; i < length + 4; i++) {
System.out.print(decochar);
}
System.out.println("");
System.out.println(decochar + " " + s + " " + decochar);
for (int i = 0; i < length + 4; i++) {
System.out.print(decochar);
}
System.out.println("");
}
@Override
public Product createClone() {
Product p = null;
try {
//淺拷貝
p = (Product)clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return p;
}
}
public class UnderlinePen implements Product {
private char ulchar;
public UnderlinePen(char ulchar) {
this.ulchar = ulchar;
}
@Override
public void show(String s) {
int length = s.getBytes().length;
System.out.println("\"" + s + "\"");
System.out.print(" ");
for (int i = 0; i < length; i++) {
System.out.print(ulchar);
}
System.out.println("");
}
@Override
public Product createClone() {
Product p = null;
try {
p = (Product)clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return p;
}
}
在Main函式中呼叫過程如下：
public class Main {
public static void main(String args []){
Manager manager = new Manager();
UnderlinePen upen = new UnderlinePen('~');
MessageBox mbox = new MessageBox('*');
MessageBox sbox = new MessageBox('/');
manager.register("strong date",upen);
manager.register("star date",mbox);
manager.register("slash date",sbox);
Product p1 = manager.create("strong date");
Product p2 = manager.create("star date");
Product p3 = manager.create("slash date");
p1.show("Hello, world.");
p2.show("Hello, world.");
p3.show("Hello, world.");
}
}
"Hello, world." ~~~~~~~~~~~~~ ***************** * Hello, world. * ***************** ///////////////// / Hello, world. / ///////////////// Process finished with exit code 0
由於在前面我們解釋clone()和Cloneable以及淺拷貝，所以這段程式碼看起來比較簡單，這裡就不在介紹了。
一個一般的prototype模式的UML類圖如下：
簡單來說就是兩個部分：
- 一個是繼承了
Cloneable介面的prototype介面，該介面向外部呼叫提供了被克隆物件的clone方法，同時在內部宣告一些其他的函式，例如列印函式之類的。 - 另外一個就是具體的類，該類實現了
prototype介面，實現了具體的createclone函式以及具體的一些函式。
那麼prototype模式具體有什麼樣的用處呢？在《圖解設計模式》這本書中，提到了以下三點：
-
物件種類繁多，無法將他們整合到一個類中
-
難以根據類生成例項
-
想解耦框架與生成的例項