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Design Pattern: Prototype 模式
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文章摘自： https://www.riabook.cn/doc/designpattern/；
您從圖書館的期刊從發現了幾篇您感興趣的文章，由於這是圖書館的書，您不可以直接在書中作記號或寫字，所以您將當中您所感興趣的幾個主題影印出來，這下子您就可在影印的文章上畫記重點。
Prototype模式的作用有些類似上麵的描述，您在父類別中定義一個clone()方法，而在子類別中重新定義它，當客戶端對於所產生的物件有興趣並想加以利用，而您又不想破壞原來的物件，您可以產生一個物件的複本給它。
Prototype具有展示的意味，就像是展覽會上的原型車款，當您對某個車款感興趣時，您可以購買相同款示的車，而不是車展上的車。
在軟體設計上的例子會更清楚的說明為何要進行物件複製，假設您要設計一個室內設計軟體，軟體中有一個展示家具的工具列，您隻要點選工具列就可以產生一個家 具複本，例如一張椅子或桌子，您可以拖曳這個複製的物件至設計圖中，隨時改變它的位置、顏色等等，當您改變設計圖中的物件時，工具列上的原型工具列是不會 跟著一起改變的，這個道理是無需解釋的。
下麵的 UML 類別圖表示了上述的簡單概念：
Prototype模式的重點在於clone()，它負責複製物件本身並傳回，但這個clone()本身在實作上存在一些困難，尤其是當物件本身又繼承另一個物件時，如何確保複製的物件完整無誤，在不同的程式語言中有不同的作法。
在Java中的作法是透過實作一個Cloneable介麵，它隻是一個聲明的介麵，並無規定任何實作的方法，您的目的是改寫Object的clone ()方法，使其具備有複製物件的功能，這個方麵建議您參考：How to avoid traps and correctly override methods from java.lang.Object。
用一個簡單的例子來實作上圖中的結構，這個例子利用了Java語言本身的clone特性：
- AbstractFurniture.java
1: public abstract class AbstractFurniture
2: implements Cloneable {
3: public abstract void draw();
4:
5: // 在Design Pattern上，以下的clone是抽象未實作的
6: // 實際上在Java中class都繼承自Object
7: // 所以在這邊我們直接重新定義clone()
8: // 這是為了符合Java現行的clone機製
9: protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
10: return super.clone();
11: }
12: }
- CircleTable.java
1: import java.awt.*;
2:
3: public class CircleTable extends AbstractFurniture {
4: protected Point center;
5:
6: public void setCenter(Point center) {
7: this.center = center;
8: }
9:
10: protected Object clone ()
11: throws CloneNotSupportedException {
12: Object o = super.clone();
13: if(this.center != null) {
14: ((CircleTable) o).center = (Point) center.clone();
15: }
16:
17: return o;
18: }
19:
20: public void draw() {
21: System.out.println("\t圓桌\t中心：(" + center.getX()
22: + ", " + center.getY()+ ")");
23: }
24: }
- SquareTable.java
1: import java.awt.*;
2:
3: public class SquareTable extends AbstractFurniture {
4: protected Rectangle rectangle;
5:
6: public void setRectangle(Rectangle rectangle) {
7: this.rectangle = rectangle;
8: }
9:
10: protected Object clone ()
11: throws CloneNotSupportedException {
12: Object o = super.clone();
13: if(this.rectangle != null) {
14: ((SquareTable) o).rectangle = (Rectangle) rectangle.clone();
15: }
16:
17: return o;
18: }
19:
20: public void draw() {
21: System.out.print("\t方桌\t位置：(" + rectangle.getX()
22: + ", " + rectangle.getY()+ ")");
23: System.out.println(" / 寬高：(" +
24: rectangle.getWidth()
25: + ", " + rectangle.getHeight()+ ")");
26: }
27: }
- House.java
1: import java.util.*;
2:
3: public class House {
4: private Vector vector;
5:
6: public House() {
7: vector = new Vector();
8: }
9:
10: public void addFurniture(AbstractFurniture furniture) {
11: vector.addElement(furniture);
12:
13: System.out.println("現有家具....");
14:
15: Enumeration enumeration = vector.elements();
16: while(enumeration.hasMoreElements()) {
17: AbstractFurniture f =
18: (AbstractFurniture) enumeration.nextElement();
19: f.draw();
20: }
21: System.out.println();
22: }
23: }
- Application.java
1: import java.awt.*;
2:
3: public class Application {
4: private AbstractFurniture circleTablePrototype;
5:
6: public void setCircleTablePrototype(
7: AbstractFurniture circleTablePrototype) {
8: this.circleTablePrototype = circleTablePrototype;
9: }
10:
11: public void runAppExample() throws Exception {
12: House house = new House();
13: CircleTable circleTable = null;
14:
15: // 從工具列選擇一個家具加入房子中
16: circleTable =
17: (CircleTable) circleTablePrototype.clone();
18: circleTable.setCenter(new Point(10, 10));
19: house.addFurniture(circleTable);
20:
21: // 從工具列選擇一個家具加入房子中
22: circleTable =
23: (CircleTable) circleTablePrototype.clone();
24: circleTable.setCenter(new Point(20, 30));
25: house.addFurniture(circleTable);
26: }
27:
28: public static void main(String[] args) throws Exception {
29: Application application = new Application();
30: application.setCircleTablePrototype(
31: new CircleTable());
32: application.runAppExample();
33: }
34: }
下圖為Prototype模式的類別結構圖：
在 Gof 的設計模式書中給出一個原型模式的應用：一個通用的圖型編輯器 Framework。在這個 Framework中有一個工具列，您可以在上麵選擇音樂符號以加入樂譜中，並可以隨時調整音樂符號的位置等等。
圖型編輯器Framework是通用的，然而它並不知道這些音樂符號的型態，有人或許會想到繼承圖型編輯器Framework來為每個音樂符號設計一個框 架子類別，但由於音樂符號的種類很多，這會產生相當多的子類別，為了避免這種情況，可以透過Prototype模式來減少子類別的數目，可以設計出以下的 結構：
依照這個結構，圖型編輯器的Framework可以獨立於要套用的特定類別之外，雖然不知道被複製傳回的對象型態是什麼，但總可以按照 Graphics所定義的介麵來操作這些物件。
Edit by Atlas
Time 2013/7/8 14:41
最後更新：2017-04-03 16:48:33