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骏骏骏2025-09-05
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原型模式 ​

原型模式是一种创建型设计模式 (Creational Pattern)，它允许您通过复制现有对象来创建新对象，而无需使代码依赖于这些对象的具体类。

特点 ​

  1. 高效创建：避免重复执行代价高昂的初始化过程（如数据库查询、文件I/O、复杂计算）。
  2. 简化对象创建：客户端无需了解对象创建的复杂细节，只需调用克隆方法。
  3. 动态性：可以在运行时动态地添加或移除可被“实例化”的对象类型。
  4. 独立于具体类：客户端代码与具体原型类解耦，只需依赖原型接口。
  5. 拷贝控制：开发者可以精确控制是进行浅拷贝（Shallow Copy）还是深拷贝（Deep Copy）。

核心组成 ​

  1. 原型接口 (Prototype Interface)：
    • 声明一个用于克隆自身的操作（通常是 clone() 方法）。
    • 在Java中，通常通过实现 Cloneable 接口（标记接口）并重写 Object.clone() 方法来实现。
  2. 具体原型 (Concrete Prototype)：
    • 实现原型接口的具体类。
    • 提供 clone() 方法的具体实现，定义如何复制自身（浅拷贝或深拷贝）。
  3. 客户端 (Client)：
    • 持有对一个或多个原型对象的引用。
    • 通过调用原型对象的 clone() 方法来创建新的对象实例，而不是使用 new 关键字。

**核心思想 ** ​

“复制”优于“构造”。与其每次都从头开始（通过构造函数）创建一个新对象，不如复制一个已经配置好、初始化完成的“原型”对象。这就像复印一份已填写好的表格，比重新手写一份要快得多。

使用场景 ​

场景描述说明
对象创建开销巨大当通过构造函数创建对象需要进行耗时的数据库操作、网络请求、复杂计算或大量I/O时，克隆一个已存在的实例可以显著提升性能。
运行时动态确定对象类型当需要在程序运行时才决定创建哪种类型的对象，且这些类型在编译时无法预知。原型模式允许在运行时注册和克隆任意原型。
避免复杂的继承层次初始化当对象的初始化过程非常复杂，涉及多个继承层次的构造函数调用时，直接克隆一个已正确初始化的实例更为简单。
创建对象的多个相似副本当需要创建大量具有相同基础配置但可能有微小差异的对象时（如游戏中的NPC、UI组件、配置模板），原型模式非常高效。
希望隐藏对象创建的复杂性客户端代码不关心对象是如何一步步创建和初始化的，只关心最终能得到一个可用的副本。

示例 ​

java
public interface DocumentPrototype extends Cloneable {
    DocumentPrototype cloneDocument() throws CloneNotSupportedException;
}
java
@ToString
@Data
public class Document implements DocumentPrototype {

    private String title;
    private String content;
    private String author;
    private String cover;
    private List<String> images;


    @Override
    public DocumentPrototype cloneDocument() {
        try {
            Document clone = (Document) super.clone();
            // 对克隆对象的标题进行修改
            clone.title = this.title + "-副本";
            // 引用对象进行深拷贝
            clone.images = new ArrayList<>(this.images);
            return clone;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }


}

客户端调用 ​

java
@Slf4j
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Document document = new Document();
        document.setTitle("设计模式");
        document.setAuthor("dinzheng");
        document.setContent("设计模式是软件开发中常用的解决方案...");
        document.setCover("cover.jpg");
        ArrayList<String> images = new ArrayList<>();
        images.add("image1.jpg");
        images.add("image2.jpg");
        images.add("image3.jpg");
        document.setImages(images);
        Document copyDocument = (Document)document.cloneDocument();
        List<String> copyDocumentImages = copyDocument.getImages();
        copyDocumentImages.remove("image2.jpg");
        copyDocumentImages.add("image4.jpg");
        copyDocument.setImages(copyDocumentImages);

        log.info("原始文档: {}", document);
        log.info("copy: {}", copyDocument);

    }
}

输出结果 ​

bash
原始文档: Document(title=设计模式, content=设计模式是软件开发中常用的解决方案..., author=dinzheng, cover=cover.jpg, images=[image1.jpg, image2.jpg, image3.jpg])
copy: Document(title=设计模式-副本, content=设计模式是软件开发中常用的解决方案..., author=dinzheng, cover=cover.jpg, images=[image1.jpg, image3.jpg, image4.jpg])
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