設計模式之原型模式（摘自菜鳥驛站）

用於創建重複的對象，同事又能保證性能，這種類型的設計模式屬於創建型模式，提供了一種創建對象的最佳模式。
這種模式是實現了原型藉口，該接口用於創建當前對象的克隆，當直接創建對象代價比較大時，使用這種模式。例如，一個對象需要在一個高代價的數據庫操作之後
創建，我們可以緩存該對象，在下一個請求時返回它的克隆，在需要的時候更新數據庫，減少數據庫的調用。

意圖

用原型實例穿件對象種類，並且通過拷貝這些原型創建新對象。

主要解決

在運行期間創建和刪除原型

如何使用

1.當一個系統需要獨立於它的產品創建，構成和表示時；2.當實例化的類時在運行時刻指定時，例如動態裝載；3.爲了避免創建產與產品類層次平行的工廠類層次時；4.當一個類的實例只能有幾個不同狀態組合中的一種時，建立相應的原型並克隆它們比每次用適合的狀態手工實例化更方便。

如何解決

利用已有的原型對象，快速生成和原型對象一樣的實例

關鍵代碼

1.實現克隆操作，在JAVA實現Cloneable，重寫clone();2.原型模式同樣適用於隔離類對象的使用者和具體類型（易變類）之間的耦合關係，它同樣要求這些易變類有穩定的藉口

應用實例

1.細胞分裂；2.JAVA 中Object類中的clone（）方法。

優點

1.性能提高；2.逃避構造函數的約束

缺點

1.配備克隆方法需要對對類的功能通盤考慮，這對於全新的類不是很難，但對於已有的類不一定很容易，特別當一個類引用不支持串行化的間接對象，或者應用含有循環結構的時候；2.必須實現Cloneable接口。

使用場景

1.資源優化場景；2.類初始化需要消化非常多的資源，這個資源包括數據，硬件資源；3.性能和安全要求的場景；4.通過new對象需要非常繁瑣的數據準備或訪問權限，則可使用原型模式；5.一個對象對個修改者的場景；6.一個對象需要提供給其他對象訪問，而且各個修改者都需要修改值時，可以考慮原型模式拷貝多個對象給修改者；7.實際項目中，原型模式很少單獨出現，一般是和工廠模式一起出現，通過clone（）創建對象，然後由工廠模式提供給調用者。

注意事項

與通過對一個類實例化構造新對象不同，原型模式是通過拷貝現有對象來生成新對象，淺拷貝實現Cloneble接口，深拷貝是實現Seiralizable接口讀取二進制流。

code

實現Cloneable接口的抽象類

package com.prototype.demo;

public abstract class Shape implements Cloneable{
	
	private String id;
	protected String type;
	
	public abstract void draw();
	
	public String getType(){
		return type;
	}
	
	public void setType(String type){
		this.type = type;
	}
	
	public String getId(){
		return id;
	}

	public void setId(String id){
		this.id = id;
	}
	
	//重寫clone方法
	public Object clone(){
		Object obj = null;
		try {
			obj = super.clone();
		} catch (CloneNotSupportedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return obj;
	}
}

以下三個都是抽象類的子類

package com.prototype.demo;

public class Rectangle extends Shape{
	
	//無參構造
	public Rectangle(){
		//從父類繼承的字段 type
		type = "Rectangle";
	}
	
	public void draw(){
		System.out.println("drawing a rectangle");
	}
	
}

package com.prototype.demo;

public class Circle extends Shape{
	
	public Circle(){
		type = "Circle";
	}
	
	public void draw(){
		System.out.println("drawing a circle");
	}

}

package com.prototype.demo;

public class Square extends Shape{
	
	public Square(){
		type = "Square";
	}
	
	public void draw(){
		System.out.println("drawing a square");
	}

}

模擬數據庫操作，用hashtable做緩存

package com.prototype.demo;

import java.util.Hashtable;

public class ShapeCache {
	
	private static Hashtable<String,Shape> shapes = new Hashtable<>();
	
	public static Shape getShape(String shapeId){
		Shape cachedShape = shapes.get(shapeId);
		return (Shape)cachedShape.clone();
	}
	
	//對每種情況都做查詢並實例化
	public static void loadShape(){
		
		Circle circle = new Circle();
		circle.setId("1");
		shapes.put("1",circle);
		
		Square square = new Square();
		square.setId("2");
		shapes.put("2",square);
		
		Rectangle rectangle = new Rectangle();
		rectangle.setId("3");
		shapes.put("3",rectangle);
		
	}

}

測試類

package com.prototype.demo;

import org.junit.Test;

public class TestDemo {
	
	@Test
	public void test(){
		
		ShapeCache.loadShape();
		//創建淺拷貝實例
		Shape cacheRectangle = ShapeCache.getShape("1");
		cacheRectangle.draw();
		
		Shape cacheSquare = ShapeCache.getShape("2");
		cacheSquare.draw();
		
		Shape cacheCircle = ShapeCache.getShape("3");
		cacheCircle.draw();
		
		
	}

}

控制檯打印

drawing a circle
drawing a square
drawing a rectangle