设计模式6：原型模式

原型模式用于创建重复的对象，同时又能保证性能。

这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。（Django ORM）

实现克隆操作，在 JAVA 继承 Cloneable，重写 clone()方法。

使用场景：

1、资源优化场景。

2、类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。

3、性能和安全要求的场景。

4、通过 new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。

5、一个对象多个修改者的场景。

6、一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。

7、在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone 的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。

来看UML图：

Shape类实现Cloneable接口，实现了clone方法。

ShapeCache缓存了三个Shape对象，当请求获取该对象时，返回对象的clone。

来看代码：

Shape及其子类：

public abstract class Shape implements Cloneable {
	   
	private String id;
	protected String type;
	   
	abstract void draw();
	   
	public String getType(){
		return type;
	}
	   
	public String getId() {
		return id;
	}
	   
	public void setId(String id) {
		this.id = id;
	}
	   
	public Object clone() {
		Object clone = null;
		try {
			clone = super.clone();
		} catch (CloneNotSupportedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return clone;
	}
}

public class Rectangle extends Shape {

	public Rectangle(){
		type = "Rectangle";
	}

	@Override
	public void draw() {
		System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
	}
}

public class Square extends Shape {

	public Square(){
		type = "Square";
	}

	@Override
	public void draw() {
		System.out.println("Inside Square::draw() method.");
	}
}

public class Circle extends Shape {

	public Circle(){
		type = "Circle";
	}

	@Override
	public void draw() {
		System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
	}
}

主要就是Shape类实现了clone方法，各个子类实现了draw方法。

ShapeCache类：

import java.util.Hashtable;

public class ShapeCache {
	
	private static Hashtable<String, Shape> shapeMap 
		= new Hashtable<String, Shape>();

	public static Shape getShape(String shapeId) {
		Shape cachedShape = shapeMap.get(shapeId);
		return (Shape) cachedShape.clone();
	}

	public static void loadCache() {
		Circle circle = new Circle();
		circle.setId("1");
		shapeMap.put(circle.getId(),circle);

		Square square = new Square();
		square.setId("2");
		shapeMap.put(square.getId(),square);

		Rectangle rectangle = new Rectangle();
		rectangle.setId("3");
		shapeMap.put(rectangle.getId(),rectangle);
	}
}

loadCache方法创建了三个Shape对象，保存在HashMap中。

当调用getShape时，返回该对象的clone。

Demo：

public class PrototypeDemo {
	public static void main(String[] args) {
		ShapeCache.loadCache();

		Shape clonedShape = (Shape) ShapeCache.getShape("1");
		System.out.println("Shape : " + clonedShape.getType());		

		Shape clonedShape2 = (Shape) ShapeCache.getShape("2");
		System.out.println("Shape : " + clonedShape2.getType());		
		
		Shape clonedShape3 = (Shape) ShapeCache.getShape("3");
		System.out.println("Shape : " + clonedShape3.getType());		
	}
}