五分钟 掌握 原型模式

1. 简介

原型模式（Prototype Pattern）是 一种创建型设计模式，其主要目的是通过 复制已有的实例来创建新的实例。

在实际开发中，我们可能需要创建某些成本较高的对象，例如一些 数据库连接对象 或者 线程池，这些对象的创建可能需要耗费很多的时间和资源，所以我们可以使用原型模式来实现这些对象的复用，从而达到提升性能的目的。

2. 实现原型模式

2.1 创建原型接口

首先，我们需要创建一个原型接口，该接口将定义一个 克隆自身的方法。由于 Java 中所有的类都继承自 Object，所以我们可以将该方法定义在 Object 中。

public class Object {
    public Object clone() {
        Object obj = null;
        try {
            obj = super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return obj;
    }
}

在这里，我们在 Object 中添加了一个 clone() 方法，该方法会调用 super.clone() 来创建并返回一个新的对象。我们将在后面的示例中详细解释该方法的作用。

2.2 创建具体原型类

接下来，我们需要创建一个 具体的原型类，该类将继承自原型接口，并实现其方法。

我们可以以简历的生成为例，创建一个 Resume 类，该类将包含一些关于个人信息和工作经历的属性，我们可以通过该类的实例来创建新的简历实例。

public class Resume implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    private List workExperience;
    public Resume(String name, int age, List workExperience) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.workExperience = workExperience;
    }
    // 克隆自身
    public Resume clone() {
        Resume obj = null;
        try {
            obj = (Resume) super.clone();
            obj.workExperience = new ArrayList(this.workExperience);
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return obj;
    }
    // 获取姓名
    public String getName() {
        return name;
    }
    // 设置姓名
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    // 获取年龄
    public int getAge() {
        return age;
    }
    // 设置年龄
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    // 获取工作经历
    public List getWorkExperience() {
        return workExperience;
    }
    // 添加工作经历
    public void addWorkExperience(String work) {
        workExperience.add(work);
    }
}

在这里，我们定义了一个 Resume 类，该类实现了 Cloneable 接口，并重写了其 clone() 方法。

在 clone() 方法中，我们首先调用 super.clone() 来创建一个新的对象，并将该对象转型为 Resume。接下来，我们需要将旧对象的工作经历列表复制到新对象中。

3. 使用原型模式

我们已经创建了原型接口和具体原型类，现在可以使用该类来创建新的简历实例了。

在下面的示例中，我们将创建一个原始的简历实例，并添加一些工作经历。接着，我们将使用该实例的 clone() 方法来创建多个新的实例，这些实例都包含与原始实例相同的属性和方法。

public class PrototypePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建原始简历
        Resume originalResume = new Resume("张三", 25, new ArrayList());
        originalResume.addWorkExperience("2018/1/1-至今，某公司，Java 开发工程师");
        originalResume.addWorkExperience("2016/7/1-2017/12/31，某公司，Web 前端开发工程师");
        // 克隆多个简历
        Resume resume1 = originalResume.clone();
        Resume resume2 = originalResume.clone();
        // 修改克隆后的简历
        resume1.setName("李四");
        resume1.setAge(30);
        resume1.addWorkExperience("2015/5/1-2016/6/30，某公司，PHP 开发工程师");
        resume2.setName("王五");
        resume2.setAge(28);
        resume2.addWorkExperience("2019/5/1-至今，某公司，Python 开发工程师");
        // 打印所有简历的信息
        System.out.println("原始简历：");
        originalResume.display();
        System.out.println("简历 1：");
        resume1.display();
        System.out.println("简历 2：");
        resume2.display();
    }
}

在示例中，我们首先创建了一个 Resume 实例，然后调用了其 addWorkExperience() 方法来添加一些工作经历。接着，我们分别使用该实例的 clone() 方法来创建两个新的实例，并调用这些实例的方法来修改其属性。

最后，我们分别调用了这些实例的 display() 方法来显示它们的信息。

4. 结果输出

运行上面的示例代码，我们将得到以下输出结果：

原始简历：
姓名：张三
年龄：25
工作经历：
2018/1/1-至今，某公司，Java 开发工程师
2016/7/1-2017/12/31，某公司，Web 前端开发工程师
简历 1：
姓名：李四
年龄：30
工作经历：
2018/1/1-至今，某公司，Java 开发工程师
2016/7/1-2017/12/31，某公司，Web 前端开发工程师
2015/5/1-2016/6/30，某公司，PHP 开发工程师
简历 2：
姓名：王五
年龄：28
工作经历：
2018/1/1-至今，某公司，Java 开发工程师
2016/7/1-2017/12/31，某公司，Web 前端开发工程师
2019/5/1-至今，某公司，Python 开发工程师

5. 总结

通过本文，我们学习了原型模式的实现和使用方式，并通过示例代码演示了如何在 Java 中使用原型模式来创建新的对象实例。在实际开发中，我们可以使用原型模式来实现对象的复用，从而提高程序的性能。