java设计模式学习之【原型模式】

引言

原型模式是一种创建型设计模式，它允许对象能够复制自身，以此来创建一个新的对象。这种模式在需要重复地创建相似对象时非常有用，可以显著提高性能和代码的可维护性。

原型模式简介

定义与用途

原型模式使得一个对象能够创建自己的副本，从而简化对象的创建过程，尤其是当创建新实例的成本比较高时。这种模式通常用于情况下：

• 实例化的成本比克隆高。
• 类不容易预测需要创建哪种类的对象。
• 需要避免与产品层次结构耦合的系统。

实现方式

原型模式通常涉及以下几个关键步骤：

• 实现一个原型接口，该接口用于定义克隆对象的方法。
• 通过实现原型接口的类创建具体原型。
• 通过克隆方法创建新的对象。

UML

使用场景

• 当直接创建一个对象的成本比通过克隆来创建该对象的成本高时。
• 当一个系统应该独立于它的产品创建、构成和表示时。
• 当需要实例化的类是在运行时指定时，例如，通过动态加载。

优势与劣势

• 优势
  提高性能：避免了新对象的初始化过程，特别是对于复杂或资源密集型对象。
  提高灵活性：可以在运行时动态地改变具体的类实例。
• 劣势
  克隆复杂对象可能也相对复杂。
  在实现深拷贝时需要特别小心，以确保复制的对象完全独立于原型。

原型模式在spring中的应用

在Spring框架中，原型模式的应用体现在它的Bean作用域管理上。虽然Spring的默认行为是以单例模式创建和管理Bean，但它也支持原型作用域（Prototype Scope）

1.Bean的多实例创建：
当在Spring配置文件中将Bean的作用域设置为prototype时，Spring容器对每个getBean()请求都会创建一个新的Bean实例。
这意味着如果你多次请求同一个Bean，Spring会每次都创建一个新的实例，而不是返回同一个共享的实例。2.应用场景：
当你需要每次使用时都有一个新的对象实例，而不是共享实例时，原型作用域就非常有用。
例如，在应用程序中，如果你需要一个非共享的、独立的对象来处理每次的用户请求，那么就可以使用原型作用域。3.配置方式：
在Spring的XML配置中，可以通过设置scope="prototype"来指定Bean为原型作用域。
在基于注解的配置中，可以使用@Scope("prototype")注解来实现同样的效果。

员工记录示例

1. 在我们的示例中，我们将实现一个名为Prototype的接口，它包含一个返回Prototype类型的getClone()方法。这个方法的目的是允许一个对象复制自身，从而创建一个新的对象实例。
2. 接着，我们将创建一个具体的类EmployeeRecord，它实现了Prototype接口。EmployeeRecord类的主要功能是克隆自身对象，以此方式创建新的EmployeeRecord实例。
3. 最后，PrototypeDemo类将使用这个具体的EmployeeRecord类来演示原型模式的实际应用。通过PrototypeDemo类，我们可以看到如何使用EmployeeRecord的克隆方法来创建新的员工记录，而无需每次都从头开始创建对象。

这个过程非常适用于需要大量相似对象的场景，例如在数据库或任何需要大量相似记录的应用中。使用原型模式，我们可以有效地克隆已有的对象，而不是每次都进行完整的创建过程，从而节省资源和时间。

Prototype

public interface Prototype {//获取当前对象的克隆public Prototype getClone();}

EmployeeRecord

public class EmployeeRecord implements Prototype {private int id;private String name, designation;private double salary;private String address;public EmployeeRecord() {System.out.println("   Oracle公司的员工记录");System.out.println("---------------------------------------------");System.out.println("员工ID" + "\t" + "姓名" + "\t" + "职位" + "\t" + "薪水" + "\t\t" + "地址");}// 带参数的构造函数，用于创建员工记录public EmployeeRecord(int id, String name, String designation, double salary, String address) {this();this.id = id;this.name = name;this.designation = designation;this.salary = salary;this.address = address;}// 显示员工记录public void showRecord() {System.out.println(id + "\t" + name + "\t" + designation + "\t" + salary + "\t" + address);}// 实现 Prototype 接口的 getClone 方法@Overridepublic Prototype getClone() {return new EmployeeRecord(id, name, designation, salary, address);}}

PrototypeDemo

public class PrototypeDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));System.out.print("输入员工ID: ");int eid = Integer.parseInt(br.readLine());System.out.print("\n");System.out.print("输入员工姓名: ");String ename = br.readLine();System.out.print("\n");System.out.print("输入员工职位: ");String edesignation = br.readLine();System.out.print("\n");System.out.print("输入员工地址: ");String eaddress = br.readLine();System.out.print("\n");System.out.print("输入员工薪水: ");double esalary = Double.parseDouble(br.readLine());System.out.print("\n");// 创建原始员工记录并显示EmployeeRecord e1 = new EmployeeRecord(eid, ename, edesignation, esalary, eaddress);e1.showRecord();System.out.println("\n");// 克隆员工记录并显示EmployeeRecord e2 = (EmployeeRecord) e1.getClone();e2.showRecord();}}

以上就是一个简单的原型模式示例，来演示如何创建原始对象的副本。这种方式对于创建多个相似对象时非常有用，既节省了创建新对象的时间，又减少了代码复杂性。
运行代码：

代码地址

23种设计模式相关代码后续会逐步提交到github上，方便学习，欢迎指点：
代码地址
https://github.com/RuofeiSun/lf-23Pattern