原型模式(Prototype)
原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，用于创建新对象时，通过复制现有的对象来避免创建新对象的高昂成本。这种模式特别适用于那些创建过程复杂、耗时或消耗资源较多的对象。
特点：
- 克隆对象：通过克隆现有的对象来创建新对象，而不是从头开始创建。
- 减少创建成本：避免了复杂的构造过程和资源消耗。
- 扩展性：可以很容易地添加新的对象类型，而不需要修改现有代码。
原型模式允许动态地创建新对象，同时保持与原始对象的一致性，适用于需要快速复制对象的场景。不过，需要注意的是，如果对象包含指针或引用，克隆时需要特别注意深克隆和浅克隆的问题，以避免潜在的副作用。
一个例子
例子对应的代码:
package cn.borgor.prototype.impl;
import cn.borgor.prototype.Product;
public class MessageBox implements Product {
private final char decochar;
public MessageBox(char decochar) {
this.decochar = decochar;
}
@Override
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();
}
@Override
public Product createClone() {
Product p = null;
try {
p = (Product) clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return p;
}
}
package cn.borgor.prototype.impl;
import cn.borgor.prototype.Product;
public class UnderlinePen implements Product {
private final char ulchar;
public UnderlinePen(char ulchar) {
this.ulchar = ulchar;
}
@Override
public void use(String s) {
int length = s.getBytes().length;
System.out.print(" \"" + s + "\"");
System.out.println(" ");
for (int i = 0; i < length + 4; 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;
}
}
package cn.borgor.prototype;
import java.util.HashMap;
public class Manager {
private final HashMap<String, Product> showcase = new HashMap<>();
public void register(String name, Product proto) {
showcase.put(name, proto);
}
public Product create(String prototype) {
Product p = showcase.get(prototype);
return p.createClone();
}
}
package cn.borgor.prototype;
public interface Product extends Cloneable {
void use(String s);
Product createClone();
}
{% endplantuml %}
# 原型模式中的角色
* `Prototype`, 这是个接口, 如上图中说是的`Product`, 用于复制现有的实例来生成新的实例.
* `ConcretePrototype`, 这个角色实现了`Prototype`接口,负责克隆现有实例的功能. 可以对于不同的实例实现不同的业务逻辑, 在上图中, `UnderlinePen`和`MessageBox`类, 他们用于生成实例.
* `Client`, Client角色负责使用生成的实例, 在上图中,由`Manager`来扮演此角色.
> 每一次调用`ConcretePrototype`的`createClone`方法, 则会生成一个相应的`ConcretePrototype`的实例, 该实例是通过克隆生成的, 并不是new出来的.
# 通用UML图
{% plantuml %}
@startuml
package Framework {
class Client
interface Prototype <> {
+ createClone()
}
}
class ConcretePrototype {
- ulchar
+ use()
+ createClone()
}
Client -right-> Prototype : Uses >
ConcretePrototype .up.|> Prototype
@enduml
{% endplantuml %}
# 使用原型方法的具体业务场景:
* 对象的种类繁多, 无法将他们整合到一个类中, 或者是继承同一个类, 因为使用的地方需要用抽象来进行(05. 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle，DIP）), 所以如果类的种类比较多的情况下,是无法一个一个来创建的, 或者创建的时候很麻烦.
* 创建一个类的对象的时候很麻烦, 如果一个实例的创建需要很多参数,或者很多步骤. 那么可以预先创建一个实例,然后使用原型模式克隆出来.
* 如果业务场景中需要解耦实例的创建和使用过程, 那么可以使用原型模式, 在上述的例子中, 可以看出,使用实例的时候, 是通过`createClone`来实现的, 具体实例的创建是被下方到`createClone`来进行. 这样就把使用和创建两个过程解耦了.
# 相关的设计模式
* 在使用享元模式(Flyweight)的时候,需要注意, 享元模式是在不同的地方使用同一个实例, 而原型模式则是生成一个与当前实例一毛一样的实例, 二者虽然内容相同,但是其实不是一样的.
* 在使用备忘录模式(Memento)的时候, 需要注意, 备忘录模式是创建一个当前实例的快照, 用于实现快照和撤销功能. 与原型模式一样使用了`Clone`方法,但是其实作用不一样.
* 在使用组合模式(Composite Pattern)和装饰器模式(Decorator Pattern)的时候, 经常需要动态的生成复杂结构的实例, 这个时候可以使用原型模式来方便的生成实例.
* 在使用命令模式(Command)的时候, 要复制其中的命令, 可以使用原型模式.
原型模式(Prototype)
