原型模式

• 定义
• 使用场景
• 优点
• 缺点
• 代码示例
  • 原型
  • 客户端
  • 运行结果

定义

原型模式（Prototype Pattern）是指用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

使用场景

1. 类初始化需要消耗非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等，通过原型拷贝避免这些消耗。
2. 新对象的创建复杂，通过原型拷贝可以简化创建过程，同时还能保证性能，因为原型拷贝不会执行类的构造函数。
3. 集合类频繁地添加和删除元素，而新元素都是类似的对象。

优点

1. 性能优良，原型拷贝是在内存中进行的，比直接new一个对象性能好很多。
2. 简化创建过程，特别是创建复杂对象时，通过原型拷贝可以简化创建过程。

缺点

1. 需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是问题，但对已有的类进行改造时，需要修改其源代码，违背了开闭原则。
2. 深拷贝与浅拷贝需要自行控制，容易引入风险。

代码示例

编写一个怪物类，通过原型模式来创建新的怪物对象。

原型

怪物类

package com.design.pattern.prototype.one;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.stream.Collectors;

public class Monster implements Cloneable{

    private String name;
    private int level;
    private int hp;
    private int attack;
    private int defense;
    private List<Skill> skills;

    public Monster() {
        String[] names = {
                "幽灵", "野猪", "野狼", "野鸡", "野兔", "巨龙",
                "暴猿", "通灵石猴", "野牛", "老虎", "蛮熊"
        };
        Random random = new Random();
        this.name = names[random.nextInt(names.length)];
        this.level = random.nextInt(10) + 1;
        this.hp = random.nextInt(100) + 100;
        this.attack = random.nextInt(20) + 10;
        this.defense = random.nextInt(10) + 8;
        String[] skillNames = {
                "突击", "撕咬", "锤击", "冲撞", "致残打击", "嗜血", "附身", "尖啸", "拍击"
        };
        int size = random.nextInt(skillNames.length);
        List<Skill> skills = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            skills.add(new Skill(skillNames[random.nextInt(skillNames.length)], random.nextInt(10 + 2)));
        }
        this.skills = skills;
    }

    @Override
    public Monster clone() {
        try {
            return (Monster) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError();
        }
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getLevel() {
        return level;
    }

    public void setLevel(int level) {
        this.level = level;
    }

    public int getHp() {
        return hp;
    }

    public void setHp(int hp) {
        this.hp = hp;
    }

    public int getAttack() {
        return attack;
    }

    public void setAttack(int attack) {
        this.attack = attack;
    }

    public int getDefense() {
        return defense;
    }

    public void setDefense(int defense) {
        this.defense = defense;
    }

    public List<Skill> getSkills() {
        return skills;
    }

    public void setSkills(List<Skill> skills) {
        this.skills = skills;
    }

    @Override
    public String toString() {
        String format = "╭───────────────────────────────\n"+
                "├怪物名称:%s\n"+
                "├怪物等级：%d\n"+
                "├怪物技能：%s\n"+
                "├怪物生命值：%d\n"+
                "├怪物攻击力：%d\n"+
                "├怪物防御力：%d\n"+
                "╰───────────────────────────────";
        return String.format(format,
                this.name,
                this.level,
                skills.stream().map(Skill::getName).collect(Collectors.joining(",")),
                this.hp,
                this.attack,
                this.defense);
    }
}

技能类

package com.design.pattern.prototype.one;

public class Skill implements Cloneable{

    private String name;
    private int level;

    public Skill(String name, int level) {
        this.name = name;
        this.level = level;
    }

    @Override
    public Skill clone() {
        try {
            return (Skill) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError();
        }
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getLevel() {
        return level;
    }

    public void setLevel(int level) {
        this.level = level;
    }
}

客户端

package com.design.pattern.prototype.one;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Monster monster = new Monster();
        System.out.println(monster.toString());

        Monster clone = monster.clone();
        clone.setName("蜘蛛精");
        clone.setSkills(new ArrayList<>(Collections.singletonList(new Skill("蛛丝", 10))));
        System.out.println(clone.toString());
    }
}

运行结果

╭───────────────────────────────
├怪物名称:幽灵
├怪物等级：7
├怪物技能：锤击,冲撞,致残打击,嗜血,锤击,撕咬,突击,拍击
├怪物生命值：156
├怪物攻击力：13
├怪物防御力：14
╰───────────────────────────────
╭───────────────────────────────
├怪物名称:蜘蛛精
├怪物等级：7
├怪物技能：蛛丝
├怪物生命值：156
├怪物攻击力：13
├怪物防御力：14
╰───────────────────────────────