参考

原型模式（Prototype Pattern)

指定创建对象的种类，并且通过拷贝创建新的对象。

原型模式复制的克隆对象≠原对象，内存地址段不同，但是属性状态相同。

角色

角色名称	中文名称	作用描述
Client	客户类	让一个原型克隆自身从而获得新的对象
Prototype	原型接口	声明克隆的接口
ConcretePrototype	具体原型类	实现声明的克隆接口

特点

1. 当要克隆的对象比较复杂时，原型模式的克隆方法能简化对象创建过程，提高创建对象效率；

2. 克隆对象保持了原对象的所有属性状态；

3. 原型提供了简化的创建结构；

缺点

1. 深克隆时，要为每一个原型的属性对象都创建克隆方法，可能需要修改原有类实现，不符合对扩展开放、对修改关闭的“开闭”原则；

适用场景

1. 创建对象的过程比较复杂，可以利用已有对象进行复制，如需要深克隆；

2. 需要保持对象状态，或者状态变化较少，可以利用原型克隆对象。

深克隆&浅克隆

克隆：复制一个原有对象，产生一个新对象。[浅克隆，深克隆统称]

浅克隆：会复制所有属性值，如果属性是对象地址/引用，不会复制对象本身，而仅仅是复制对象地址/引用；[仅复制一次对象]

深克隆：不仅会复制所以属性值，而且会复制属性所代表对象本身，如果还包含子对象，也会进行迭代复制；[迭代复制对象]

UML类图

demo

现以一个舰船的小游戏为例。

一般来说，敌舰EnemyShip包含name, damage, size, position 4个共有属性。

代码

1. 创建要克隆的原型EnemyShip接口/抽象类，以及属性对象Position, Size对应类

EnemyShip抽象类，在clone方法复制position和size对象属性目的是为了进行深克隆。如若是浅克隆可以不用创建新属性对象。

// EnemyShip.java

public abstract class EnemyShip {

	protected String name;

	protected float damage;

	protected Size size;

	protected Position position;

	public abstract EnemyShip clone();

	/**

	 * 打印各属性信息

	 * 如果具体实现类有新添的属性, 需要重写该方法

	 */

	public void display() {

		System.out.println(this.getClass().toString() + ": [" );

		System.out.println("Name: " + getName());

		System.out.println("Damage: " + getDamage());

		System.out.println("Size: (" + getSize().getWidth() + " , " + getSize().getHeight() + ")");

		System.out.println("Position: " + getPosition().getX() + " , " + getPosition().getY() + ")");

		System.out.println("]");

	}

	public String getName() {

		return name;

	}

	public void setName(String name) {

		this.name = name;

	}

	public float getDamage() {

		return damage;

	}

	public void setDamage(float damage) {

		this.damage = damage;

	}

	public Size getSize() {

		return size;

	}

	public void setSize(Size size) {

		this.size = size;

	}

	public Position getPosition() {

		return position;

	}

	public void setPosition(Position position) {

		this.position = position;

	}

}

Position

// Position.java

public class Position {

	private int x;

	private int y;

	public Position(int x, int y) {

		this.x = x;

		this.y = y;

	}

	public Position(Position p) {

		this.x = p.x;

		this.y = p.y;

	}

	public int getX() {

		return x;

	}

	public void setX(int x) {

		this.x = x;

	}

	public int getY() {

		return y;

	}

	public void setY(int y) {

		this.y = y;

	}

}

Size

// Size.java

public class Size {

	private int width;

	private int height;

	public Size(int width, int height) {

		this.width = width;

		this.height = height;

	}

	public Size(Size s) {

		this.width = s.width;

		this.height = s.height;

	}

	public int getWidth() {

		return width;

	}

	public void setWidth(int width) {

		this.width = width;

	}

	public int getHeight() {

		return height;

	}

	public void setHeight(int height) {

		this.height = height;

	}

}

2. 创建具体要实现克隆的原型类UFO, Rocket, Ultimate EnemyShip

原型实现类UFOEnemyShip

// UFOEnemyShip

public class UFOEnemyShip  extends EnemyShip{

	@Override

	public EnemyShip clone() {

		EnemyShip clone = new UFOEnemyShip();

		if(clone != null){

			Position p = new Position(this.getPosition());

			clone.setPosition(p);

			Size s = new Size(this.getSize());

			clone.setSize(s);

		}

		return clone;

	}

/*

	public void display() {

		System.out.println(this.getClass().toString() + ": [" );

		System.out.println("Name: " + getName());

		System.out.println("Damage: " + getDamage());

		System.out.println("Size: (" + getSize().getWidth() + " , " + getSize().getHeight() + ")");

		System.out.println("Position: " + getPosition().getX() + " , " + getPosition().getY() + ")");

	}*/

}

原型实现类RocketEnemyShip

// RocketEnemyShip.java

public class RocketEnemyShip extends EnemyShip {

	@Override

	public EnemyShip clone() {

		EnemyShip clone = new RocketEnemyShip();

		if(clone != null){

			Position p = new Position(this.getPosition());

			clone.setPosition(p);

			Size s = new Size(this.getSize());

			clone.setSize(s);

		}

		return clone;

	}

}

原型实现类UltimateEnemyShip

// UltimateEnemyShip.java

public class UltimateEnemyShip extends EnemyShip {

	@Override

	public EnemyShip clone() {

		EnemyShip clone = new UltimateEnemyShip();

		if(clone != null){

			Position p = new Position(this.getPosition());

			clone.setPosition(p);

			Size s = new Size(this.getSize());

			clone.setSize(s);

		}

		return clone;

	}

}

3. 创建客户类，使用EnemyShip UFO类对象进行克隆Rocket， Ultimiate

客户端类Client

// Client.java

public class Client {

	public static void main(String[] args) {

		// 新建ufo

		EnemyShip ufo = new UFOEnemyShip();

		ufo.setName("UFO");

		ufo.setDamage(15);

		ufo.setPosition(new Position(0, 0));

		ufo.setSize(new Size(5,5));

		// 利用ufo克隆rocket

		EnemyShip rocket = ufo.clone();

		rocket.setName("Rocket");

		rocket.setDamage(20);

		rocket.setPosition(new Position(10, 12));

		rocket.setSize(new Size(15, 15));

		// 利用ufo克隆ultimate

		EnemyShip ultimate = ufo.clone();

		ultimate.setName("Ultimate");

		ultimate.setDamage(100);

		ultimate.setPosition(new Position(20, 16));

		ultimate.setSize(new Size(30, 30));

		// 显示创建对象信息

		ufo.display();

		rocket.display();

		ultimate.display();

	}

}

运行结果

Console输出结果

class DesignPattern.UFOEnemyShip: [

Name: UFO

Damage: 15.0

Size: (5 , 5)

Position: 0 , 0)

]

class DesignPattern.UFOEnemyShip: [

Name: Rocket

Damage: 20.0

Size: (15 , 15)

Position: 10 , 12)

]

class DesignPattern.UFOEnemyShip: [

Name: Ultimate

Damage: 100.0

Size: (30 , 30)

Position: 20 , 16)

]

巴特西

设计模式01 创建型模式 - 原型模式(Protype Pattern)

参考