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设计模式详解（2）——原型模式

原型模式的定义与特点

原型（Prototype）模式的定义如下：用一个已经创建的实例作为原型，通过复制该原型对象来创建一个和原型相同或相似的新对象。在这里，原型实例指定了要创建的对象的种类。用这种方式创建对象非常高效，根本无须知道对象创建的细节。

原型模式的结构与实现

由于 Java 提供了对象的 clone() 方法，所以用 Java 实现原型模式很简单。

1. 模式的结构

原型模式包含以下主要角色。

其结构图如下图所示

2. 模式的实现

原型模式的克隆分为浅克隆和深克隆，Java 中的 Object 类提供了浅克隆的 clone() 方法，具体原型类只要实现 Cloneable 接口就可实现对象的浅克隆，这里的 Cloneable 接口就是抽象原型类。其代码如下：

//具体原型类class Realizetype implements Cloneable{
       Realizetype()    {
           System.out.println("具体原型创建成功！");    }    public Object clone() throws CloneNotSupportedException    {
           System.out.println("具体原型复制成功！");        return (Realizetype)super.clone();    }}//原型模式的测试类public class PrototypeTest{
       public static void main(String[] args)throws CloneNotSupportedException    {
           Realizetype obj1=new Realizetype();        Realizetype obj2=(Realizetype)obj1.clone();        System.out.println("obj1==obj2?"+(obj1==obj2));    }}

程序的运行结果如下：

具体原型创建成功！具体原型复制成功！obj1==obj2?false

复制相当于进行新对象引用，所以其布尔式的结果为false

【例】用原型模式生成“三好学生”奖状。

分析：同一学校的“三好学生”奖状除了获奖人姓名不同，其他都相同，属于相似对象的复制，同样可以用原型模式创建，然后再做简单修改就可以了。下图所示是三好学生奖状生成器的结构图。

public class ProtoTypeCitation{
       public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException    {
           citation obj1=new citation("张三","同学：在2019学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。","庚商学院");        obj1.display();        citation obj2=(citation) obj1.clone();        obj2.setName("李四");         obj2.display();    }}//奖状类class citation implements Cloneable{
       String name;    String info;    String college;    citation(String name,String info,String college)    {
           this.name=name;        this.info=info;        this.college=college;        System.out.println("奖状创建成功！");    }    void setName(String name)    {
           this.name=name;    }    String getName()    {
           return(this.name);    }    void display()    {
           System.out.println(name+info+college);    }    public Object clone() throws CloneNotSupportedException    {
           System.out.println("奖状拷贝成功！");        return (citation)super.clone();    }}

程序运行结果如下：

奖状创建成功！张三同学：在2019学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。庚商学院奖状拷贝成功！李四同学：在2019学年第一学期中表现优秀，被评为三好学生。庚商学院

【例】用带原型管理器的原型模式来生成包含“圆”和“正方形”等图形的原型，并计算其面积。

分析：本实例中由于存在不同的图形类，例如，“圆”和“正方形”，它们计算面积的方法不一样，所以需要用一个原型管理器来管理它们，下图所示是其结构图。

import java.util.*;interface Shape extends Cloneable{
       public Object clone() throws CloneNotSupportedException;    //拷贝    public void countArea();    //计算面积}class Circle implements Shape{
       public Object clone() throws CloneNotSupportedException    {
           return (Circle)super.clone();    }    public void countArea()    {
           int r=0;        System.out.print("这是一个圆，请输入圆的半径：");        Scanner input=new Scanner(System.in);        r=input.nextInt();        System.out.println("该圆的面积="+3.1415*r*r+"\n");    }}class Square implements Shape{
       public Object clone() throws CloneNotSupportedException    {
           return (Square)super.clone();    }    public void countArea()    {
           int a=0;        System.out.print("这是一个正方形，请输入它的边长：");        Scanner input=new Scanner(System.in);        a=input.nextInt();        System.out.println("该正方形的面积="+a*a+"\n");    }}class ProtoTypeManager{
       private HashMap
   
    ht=new HashMap
    
     ();    public ProtoTypeManager()    {
           ht.put("Circle",new Circle());        ht.put("Square",new Square());    }    public void addshape(String key,Shape obj)    {
           ht.put(key,obj);    }    public Shape getShape(String key) throws CloneNotSupportedException    {
           Shape temp=ht.get(key);        return (Shape) temp.clone();    }}public class ProtoTypeShape{
       public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException    {
           ProtoTypeManager pm=new ProtoTypeManager();        Shape obj1=(Circle)pm.getShape("Circle") ;        obj1.countArea();        Shape obj2=(Shape)pm.getShape("Square");        obj2.countArea();    }}
    
   

程序运行结果如下：

这是一个圆，请输入圆的半径：5该圆的面积=78.53750000000001这是一个正方形，请输入它的边长：4该正方形的面积=16

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