设计模式-原型模式实践案例

原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，它通过复制现有的实例来创建新的实例，而不是通过初始化过程。在 Java 中，这通常是通过实现 Cloneable 接口并定义 clone() 方法来实现的。原型模式适用于创建复制对象的成本比直接创建新实例更低的情况。

下面是一个 Java 中实现原型模式的实践案例：

步骤1：定义原型接口

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1// 定义一个实现 Cloneable 接口的原型接口
2public interface Prototype extends Cloneable {
3    Prototype clone() throws CloneNotSupportedException;
4}

步骤2：创建具体原型类

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1// 创建具体原型类
2public class ConcretePrototype implements Prototype {
3    private String field;
4
5    public ConcretePrototype(String field) {
6        this.field = field;
7    }
8
9    public String getField() {
10        return field;
11    }
12
13    // 实现 clone 方法
14    @Override
15    public ConcretePrototype clone() throws CloneNotSupportedException {
16        // 浅拷贝：基本数据类型会重新创建，引用类型仍指向原对象所指向的地址
17        return (ConcretePrototype) super.clone();
18    }
19
20    // 深拷贝实现（如果需要）
21    public ConcretePrototype deepClone() {
22        // 自行实现深拷贝逻辑
23        ConcretePrototype cloned = new ConcretePrototype(new String(this.field));
24        // 如果有其他复杂类型的字段，需要继续创建其副本
25        return cloned;
26    }
27}

步骤3：使用原型实例创建对象

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1public class Client {
2    public static void main(String[] args) {
3        ConcretePrototype prototype = new ConcretePrototype("Original");
4        try {
5            ConcretePrototype clone = prototype.clone();
6            System.out.println("Cloned: " + clone.getField());
7        } catch (CloneNotSupportedException e) {
8            e.printStackTrace();
9        }
10    }
11}

在上述代码中，ConcretePrototype 类实现了 Prototype 接口，并覆盖了 clone() 方法，以提供对象的复制逻辑。浅拷贝只会复制对象的基本数据类型的值，而所有的引用类型仍然指向原始对象，因此如果原始对象中包含复杂的对象结构，你可能需要实现深拷贝，即创建那些对象的新实例。

客户端代码通过调用 clone() 方法来复制原型实例，从而创建新对象。这种方式可以避免使用常规的构造函数来创建对象，特别是当对象的创建过程很昂贵或复杂时。

原型模式在需要频繁创建相似或相同配置的新对象时十分有用，例如，在图形编辑器中复制图形对象，在游戏中复制角色或道具等场景。这样做可以节省创建对象时的资源和时间，特别是当直接实例化对象（如通过 new 关键字）的成本很高时。