笨蛋学设计模式创建者模式-原型模式【6】

6.5原型模式

6.5.1概念

? 原型模式是指通过复制已有对象来创建新对象，而无需再次调用构造函数，当一个对象的构造需要消耗大量的资源时，通过使用原型模式，可以避免重复的创建过程，从而提高性能。

6.5.2场景

? 在我们用到的音乐播放器软件都会有一些各种类型的歌单，但是有一些歌单的歌曲可能是重复的。而当我们想要创建一个新的歌单时，需要引用其他歌单中的大量的歌曲时，我们就可以复制别人的歌单，然后筛选掉哪些不需要的歌单，再去添加自己喜欢的歌曲到新歌单，这就节省了大量的时间去搜索新的歌曲添加到新歌单。

6.5.3优势 / 劣势

• 提高性能：通过复制已有对象来创建新的对象，避免重复的创建过程，提高了代码性能
• 简化对象创建：只是复制已有的对象，而不是重新创建，可以减少代码量，简化了对象创建

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• 需要实现接口：必须实现Cloneable接口或序列号Serializable接口，会对某些类造成不必要的负担
• 实现深拷贝复杂：默认执行浅拷贝(只复制对象的引用而不复制对象本身)，在实现深拷贝时需要编写较为复杂的代码

6.5.4原型模式可分为

• 抽象原型接口prototype：声明一个克隆自身的方法clone
• 具体原型类ConcretePrototype：实现clone方法，复制当前对象中的原始对象中的成员变量并返回一个新对象

6.5.5原型模式

• 创建一个抽象类或接口，声明一个克隆方法clone
• 实现具体原型类，重写克隆方法
• 客户端中实例化具体原型类的对象，并调用其克隆方法来创建新的对象新的对象

package com.designpattern.mode.prototype;

public class Prototype {
    public static void main(String[] args) {

        //创建原型对象
        AbstractPrototype original = new ConcretePrototype("Original Data");

        //克隆原型对象
        AbstractPrototype clone = original.clone();

        //输出克隆对象的数据
        System.out.println("Clone Data:"+((ConcretePrototype) clone).getData());

    }
}

//定义抽象原型类
abstract class AbstractPrototype implements Cloneable{
    public abstract AbstractPrototype clone();
}

//创建具体原型类
class ConcretePrototype extends AbstractPrototype{
    private String data;

    public ConcretePrototype(String data) {
        this.data = data;
    }

    @Override
    public AbstractPrototype clone() {
        return new ConcretePrototype(this.data);
    }

    public String getData(){
        return data;
    }

}

6.5.6实战

6.5.6.1题目描述

公司正在开发一个图形设计软件，其中有一个常用的图形元素是矩形。设计师在工作时可能需要频繁地创建相似的矩形，而这些矩形的基本属性（如颜色、宽度、高度）相同，但具体的位置可能不同。

为了提高设计师的工作效率，请你使用原型模式设计一个矩形对象的原型。该原型可以根据用户的需求进行克隆，生成新的矩形对象。

6.5.6.2输入描述

第一行输入一个整数 N（1 ≤ N ≤ 100），表示需要创建的矩形数量。

接下来的 N 行，每行输入一个字符串，表示矩形的属性信息，分别为颜色，长度，宽度，比如 “Red 10 5”。

6.5.6.3输出描述

对于每个矩形，输出一行字符串表示矩形的详细信息，如 “Color: Red, Width: 10,Height: 5”。

6.5.6.4代码

package com.designpattern.mode.prototype;

import java.util.Scanner;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        int nums = scanner.nextInt();

        ConcreteRectangle concreteRectangle =null;
        for(int i=0;i<nums;i++){
            String rectangle = scanner.nextLine();

            String[] rectangleAttributes = rectangle.split(" ");
            String color= scanner.next();
            int width= scanner.nextInt();
            int height=scanner.nextInt();

            //创建原型对象
            AbstractRectanglePrototype abstractRectanglePrototype =
                    new ConcreteRectangle(color,width,height);

            //克隆对象并输出详细信息
//            AbstractRectanglePrototype cloneRectangle = abstractRectanglePrototype.clone();
//            System.out.println(cloneRectangle);

            AbstractRectanglePrototype cloneRectangle = abstractRectanglePrototype.clonePrototype();
            System.out.println(cloneRectangle.getDetails());


        }
    }
}

//创建抽象类，声明克隆方法
abstract class AbstractRectanglePrototype implements Cloneable{

    //创建复制矩形的方法
    public abstract AbstractRectanglePrototype clone();

    public AbstractRectanglePrototype clonePrototype(){
        try {
            return (AbstractRectanglePrototype) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    //打印矩形
    public abstract String getDetails();
}

//创建具体的矩形类
class ConcreteRectangle extends AbstractRectanglePrototype{

    //分别创建颜色、宽度、高度
    private String color;
    private int width;
    private int height;

    public ConcreteRectangle() {
    }

    public ConcreteRectangle(String color, int width, int height) {
        this.color = color;
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public int getWidth() {
        return width;
    }

    public int getHeight() {
        return height;
    }



    @Override
    public AbstractRectanglePrototype clone() {
        return new ConcreteRectangle(this.color,this.width,this.height);
    }

    @Override
    public String getDetails() {
        return "color：" + color +
                ", width：" + width +
                ", height：" + height;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "color：" + color +
                ", width：" + width +
                ", height：" + height;
    }
}

6.5.7总结

• 原型模式

优点：减少对象的创建和初始化开销，提高性能

总结：无需再次调用构造函数就能通过复制已有对象来创建新对象

场景：适用于频繁创建和销毁大量相似对象的场景