一天一个设计模式——Prototype 原型模式

一、模式说明

 　　看了比较多的资料，对原型模式写的比较复杂，个人的理解就是模型复制，根据现有的类来直接创建新的类，而不是调用类的构造函数。

　　那为什么不直接调用new方法来创建类的实例呢，主要一个原因是如果类的构造函数比较复杂，又需要大量的类实例对象，且这些类比较类似的时候，就可以使用原型模式，调用对象的克隆方法快读得到实例。另一个原因是，使用构造函数创建类时，语句MyClass myInstance = new MyClass();  这个Java语句中，我们使用了要创建的类的名字：MyClass，如此一来，就讲MyClass类和当前语句所在的类紧密耦合在一起了，而且，如果我们还不知道要创建的类的名字，但是想先定义类的创建方式，就需要使用原型模式。

二、原型模式的类图

三、原型模式中的角色

• 原型(Protype)角色：负责定义复制现有实例生成新实例的方法
• 具体原型(ConcretePrototype)角色：负责实现复制现有实例生成新实例的方法
• 使用者(Client)角色：负责使用复制实例的方法生成新实例

四、代码示例

1.Product类：

package com.designpattern.cn.protptypepattern.patternframework;

public interface Product extends Cloneable {
    public abstract void use(String s);
    public abstract Product createClone();
}

　　上面的Product类很简单，只是继承了java.lang.Clonable接口，该接口中并没有要求实现任何方法，这是一个标记接口，被该接口标记的类可以调用Clone方法来克隆类实例。需要注意的是，Clone方法并不是定义在Clonable接口中，而是定义在java.lang.Object中，另外需要提一点，Clone方法实现的是浅复制。

2.Manager类：

package com.designpattern.cn.protptypepattern.patternframework;

import java.util.HashMap;

public class Manager {
    private HashMap showcase = new HashMap();
    public void register(String name, Product product){
        showcase.put(name, product);
    }
    public Product create(String protoname){
        Product p = (Product) showcase.get(protoname);
        return p.createClone();
    }
}

　　上面的Manager类提供了register方法，将字符串和Product接口注册保存到showcase中，现在还无法知道Product具体类是什么，但是可以确定这个具体类是实现了Product接口的，因此这个类可以调用use方法和createClone方法创建实例的克隆。

　　接下来创建几种不同的Product具体的子类，每个子类都实现了Product接口：

3-1.MessageBox消息盒子类：

package com.designpattern.cn.protptypepattern.patterndemostrate;

import com.designpattern.cn.protptypepattern.patternframework.Product;

public class MessageBox implements Product {
    private char decochar;
    public MessageBox(char decochar){
        this.decochar = decochar;
    }

    public void use(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("");
    }

    public Product createClone(){
        Product p = null;
        try {
            p = (Product) clone();
        }catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return p;
    }
}

3-2UnderlinePen类：

package com.designpattern.cn.protptypepattern.patterndemostrate;

import com.designpattern.cn.protptypepattern.patternframework.Product;

public class UnderlinePen implements Product {
    private char ulchar;
    public UnderlinePen(char ulchar){
        this.ulchar = ulchar;
    }

    public void use(String s){
        int length = s.getBytes().length;
        System.out.println(""" + s + """);
        System.out.println(" ");
        for(int i = 0; i < length + 4; i++){
            System.out.print(ulchar);
        }
        System.out.println("");
    }

    public Product createClone(){
        Product p = null;
        try {
            p = (Product) clone();
        }catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return p;
    }
}

　　从上面两个类可以看出，Manager类的create方法中并没有出现MessageBox和UnderlinePen这些字眼，取而代之使用的是自己定义的字符串，并将这个字符串注册到Manager类中，后续根据字符串来得到类实例（通过原型克隆得到）。如此一来，就将框架和具体的类名解耦开了。

4.测试类和运行结果：

原型模式在JavaScript中也有应用，后续再补充这方面的内容，可以对比看下Java和Javascript中实现原型模式的不同。

---------------------2019-06-27 00:13 比较晚了，今天加班到10点回家，原型模式还是比较重要的，这篇随笔后续继续补充-----------------------------

五、JavaScript中的原型模式

　　在《Javascript 高级程序设计》一书中，在讲如何在Javascript中创建对象时，是这样介绍原型模式的：prototype是通过调用构造函数而创建的那个对象实例的原型对象。这句话反过来说：我们创建的每个函数都有一个prototype属性，它是一个指针，指向一个对象，这个对象包含了可以由特定类型的所有实例共享的属性和方法。总之：不必在构造函数中定义对象实例信息，而是将这些信息直接添加到原型对象中。

　　举例说明：

　　上面代码看出，当创建一个函数时（即使函数没有包含任何内容），就会创建一个prototype属性，该属性指向函数的原型对象，所有的原型对象会有一个constructor属性，该属性是一个指针，指向prototype属性所在的函数的指针。上面的例子：Person.prototype.constructor  指向 Person。

　　使用原型对象的好处是：所有原型对象的实例都共享原型的属性和方法。换种说法，不必在构造函数中定义对象实例的信息，而是将这些对象信息放到原型对象中。

　　由此我们可以想：如果我们自己创建一个对象，作为另一个对象的prototype属性值，然后通过Object.create(prototype, optionalDescriptorObjects)来实现原型继承。

　　继续完善上面的代码：

　　如果我们要自己实现原型模式：

六、与原型模式相关的模式

• Flyweight享元模式：Prototype原型模式用于创建与当前实例完全相同的实例，Flyweight模式可以在不同的地方使用同一个实例
• Memento备忘录模式：备忘录模式可以保存当前实例的状态，实现快照和撤销功能
• Composite组合模式
• Command命令模式：想要复制命令模式中的命令时，可以使用Protype模式。