设计模式-原型模式

一 原型模式介绍

      在面向对象系统中，使用原型模式来复制一个对象自身，从而克隆出多个与原型对象一模一样的对象。

另外在软件系统中，有些对象的创建过程较为复杂，而且有时候需要频繁创建，原型模式通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象的类型，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，这就是原型模式的意图所在。

1.1 定义

      使用原型实例指定将要创建的对象类型，通过复制这个实例创建新的对象。

1.2 原型模式适用场景

       我们现在一般会使用new关键字指定类名生成类的实例（PS：我们以前使用java.lang.Cloneable的一个很大原因是使用new创建对象的速度相对来说会慢一些，随着JVM性能的提升，new的速度和Object的clone（）方法的速度差不多了。）。

使用new关键字创建类的时候必须指定类名，但是在开发过程中也会有“在不指定类名的前提下生成实例”的需求。例如，在下面这些情况下，就需要根据现有的实例来生成新的实例。

1) 对象种类繁多，无法将他们整合到一个类的时候；

2) 难以根据类生成实例时；

3) 想解耦框架与生成的实例时。

      如果想要让生成实例的框架不再依赖于具体的类，这时，不能指定类名来生成实例，而要事先“注册”一个“原型”实例，然后通过复制该实例来生成新的实例。

1.3 模式分析

      在原型模式结构中定义了一个抽象原型类，所有的Java类都继承自java.lang.Object，而Object类提供一个clone()方法，可以将一个Java对象复制一份。因此在Java中可以直接使用Object提供的clone()方法来实现对象的克隆，Java语言中的原型模式实现很简单。

       能够实现克隆的Java类必须实现一个标识接口Cloneable，表示这个Java类支持复制。如果一个类没有实现这个接口但是调用了clone()方法，Java编译器将抛出一个CloneNotSupportedException异常。

注意： `java.lang.Cloneable 只是起到告诉程序可以调用clone方法的作用，它本身并没有定义任何方法。

在使用原型模式克隆对象时，根据其成员对象是否也克隆，原型模式可以分为两种形式：深克隆 和 浅克隆 。

1.4 模式优缺点分析

原型模式的优点：

• 当创建新的对象实例较为复杂时，使用原型模式可以简化对象的创建过程，通过一个已有实例可以提高新实例的创建效率。
• 可以动态增加或减少产品类。
• 原型模式提供了简化的创建结构。
• 可以使用深克隆的方式保存对象的状态。

原型模式的缺点：

• 需要为每一个类配备一个克隆方法，而且这个克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，不一定是件容易的事，必须修改其源代码，违背了“开闭原则”。
• 在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码。

二 示例程序

下面示例程序的作用是将字符串放入方框中显示出来或者是加了下划线显示出来。

类和接口一览表：

2.1 Product接口 （Prototype）

      Product接口是复制功能接口，该接口继承了java.lang.Cloneable(只有实现了该接口的类的实例才可以调用clone()方法复制实例,否则会抛出异常). 
另外需要注意：`java.lang.Cloneable 只是起到告诉程序可以调用clone方法的作用，它本身并没有定义任

2.2 Manager类（Client）

Manager类使用Product接口来复制实例。

      Product接口以及Manager类的代码完全没有出现在MessageBox类和UnderlinePen类的名字，因此这意味着我们可以独立地修改Product接口以及Manager类，不受MessageBox类和UnderlinePen类的影响。这是非常重要的，因为 一旦在类中使用到了别的类名，就意味着该类与其他类紧密的地耦合在了一起 。在Manager类中，并没有写明具体的类名， 仅仅使用了Product这个接口名。也就是说，Product接口成为了连接Manager类与其他具体类之间的桥梁。

2.3 MessageBox类（ConcreteProtorype）

      装饰方框样式的具体原型，实现了Product接口，实现复制现有实例并生成新实例的方法。

只有类自己（或是它的子类）能够调用Java语言中定义的clone方法。当其他类要求复制实例时，必须先调用createClone这样的方法，然后在该方法内部在调用clone方法。

2.4 UnderlinePen类（ConcreteProtorype）

    下划线样式的具体原型，实现了Product接口，用于实现复制现有实例并生成新实例的方法。UnderlinePen类的实现几乎和MessageBox类一样，不同的可能只是use方法的实现。