设计模式-原型模式

什么是原型模式？

原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，它允许通过复制现有对象（原型）来创建新对象，而无需依赖显式的类实例化过程。这种模式通过克隆（Clone）操作实现对象的创建，能够提高创建效率并简化复杂对象的初始化。

一、核心思想

• 基于现有对象创建新对象：通过复制（克隆）一个原型对象来生成新实例，而非通过构造函数。
• 隐藏对象创建细节：客户端只需通过接口请求克隆对象，无需关心具体实现。
• 提高创建效率：对于初始化成本高的对象，克隆比新建更高效。

二、原型模式的结构

1. 原型接口（Prototype）：定义克隆方法的接口，所有可克隆对象需实现该接口。
2. 具体原型（ConcretePrototype）：实现原型接口，重写克隆方法，返回自身的复制。
3. 客户端（Client）：通过原型接口请求克隆对象，无需依赖具体

原型模式的优缺点

• 优点

  1. 简化对象创建：无需知道对象的具体类，只需通过原型克隆。
  2. 提高性能：对于初始化成本高的对象（如数据库连接、网络配置），克隆比新建更高效。
  3. 动态添加产品：运行时动态注册和克隆原型，扩展系统功能。
  4. 避免构造函数的约束：可绕过复杂的初始化逻辑，直接复制已有对象状态。

• 缺点

  1. 克隆实现复杂：深克隆（Deep Clone）需处理对象引用和嵌套结构，可能导致代码复杂。
  2. 违背开闭原则：每个具体原型类都需实现克隆方法，修改时需改动多处。
  3. 克隆方法隐藏副作用：克隆过程可能包含不可见的副作用（如静态变量、单例对象的处理）。
  4. 序列化依赖：若使用序列化实现深克隆，需确保所有引用对象都可序列化。

什么场景下使用原型模式

代码举例

// 原型接口
interface Prototype {
    Prototype clone();
}

// 具体原型类
class Animal implements Prototype {
    private String type;

    public Animal(String type) {
        this.type = type;
    }

    public String getType() {
        return type;
    }

    // 实现克隆方法
    public Prototype clone() {
        try {
            return (Animal) this.clone(); // 使用Object类的clone()方法
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Animal("Lion");
        Animal clonedAnimal = animal.clone();

        System.out.println("Original Animal: " + animal.getType());
        System.out.println("Cloned Animal: " + clonedAnimal.getType());
    }
}