原型模式(Prototype Pattern)

2025-05-10

creational, prototype

原型模式是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建模式，它通过复制现在对象来创建新对象，而不是通过实例化类的方式。

核心思想

  • 克隆一个已有对象，而不是从头创建。
  • 被克隆的对象称为“原型(Prototype)”。

示例

在Java中，可以通过实现Cloneable接口并重写Object类中的clone()方法来实现原型模式。

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public class Prototype implements Cloneable {
  private String field;  // 
  
  public Prototype(String field) {
    this.field = field;
  }
  
  @Override
  protected Prototype clone() {  // 
    try {
      return (Prototype) super.close();
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
      throw new RuntimeException(e):
    }
  }
}

将被拷贝的属性。
“饼印”。

优点：

  1. 提升性能： 避免了构造函数的开销，直接拷贝内存中的二进制流。
  2. 简化对象创建： 无需关心对象的具体类型，只需要调用克隆方法即可。
  3. 动态配置： 运行时可以动态加载和复制对象。

适用场景：

  1. 对象的创建过程复杂或耗时。
  2. 需要多个相似对象，并且它们之间差异较小。
  3. 系统需要独立于对象的创建与组合方式。

浅拷贝与深拷贝

  • 浅拷贝： 只复制基本数据类型，引用类型仅复制引用地址。
  • 深拷贝： 递归复制所有层级的对象。

实现深拷贝的方法有两种

  1. 手动复制每个字段

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    @Override
    protected Prototype clone() {
      return new Prototype(this.field); // 
    }

    创建对象，而非调用super.clone();

  2. 序列化反序列化(适用于可序列化的对象)

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    public <T extends Serializable> T deepCopy(T object) {
     try (ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos)) {
       oos.writeObject(object);
       try (ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis)) {
         return (T) ois.readObjet();
       }
     } catch (Exception e) {
       throw new RuntimeException(e);
     }
    }

总结

特性 描述
模式类型 创建模式
核心机制 克隆已存在对象
主要优点 提高性能、简化创建流程
关键接口/类 Cloneable,Object.clone()
适用场景 对象创建复杂、需要多个相似对象