研磨设计模式 之 原型模式（Prototype）2 ——跟着cc学设计系列
titans 2012-08-07
9.2 解决方案
9.2.1 原型模式来解决
用来解决上述问题的一个合理的解决方案就是原型模式。那么什么是原型模式呢？
（1）原型模式定义
（2）应用原型模式来解决的思路
仔细分析上面的问题，在saveOrder方法里面，已经有了订单接口类型的对象实例，是从外部传入的，但是这里只是知道这个实例对象的种类是订单的接口类型，并不知道其具体的实现类型，也就是不知道它到底是个人订单还是企业订单，但是现在需要在这个方法里面创建一个这样的订单对象，看起来就像是要通过接口来创建对象一样。
原型模式就可以解决这样的问题，原型模式会要求对象实现一个可以“克隆”自身的接口，这样就可以通过拷贝或者是克隆一个实例对象本身，来创建一个新的实例。如果把这个方法定义在接口上，看起来就像是通过接口来创建了新的接口对象。
这样一来，通过原型实例创建新的对象，就不再需要关心这个实例本身的类型，也不关心它的具体实现，只要它实现了克隆自身的方法，就可以通过这个方法来获取新的对象，而无须再去通过new来创建。
9.2.1 模式结构和说明
原型模式的结构如图9.1所示：
图9.1 原型模式结构示意图
Prototype：
声明一个克隆自身的接口，用来约束想要克隆自己的类，要求它们都要实现这里定义的克隆方法。
ConcretePrototype：
实现Prototype接口的类，这些类真正实现了克隆自身的功能。
Client：
使用原型的客户端，首先要获取到原型实例对象，然后通过原型实例克隆自身来创建新的对象实例。
9.2.3 原型模式示例代码
（1）先来看看原型接口的定义，示例代码如下：
/** * 声明一个克隆自身的接口 */ public interface Prototype { /** * 克隆自身的方法 * @return 一个从自身克隆出来的对象 */ public Prototype clone(); } |
（2）接下来看看具体的原型实现对象，示例代码如下：
/** * 克隆的具体实现对象 */ public class ConcretePrototype1 implements Prototype { public Prototype clone() { //最简单的克隆，新建一个自身对象，由于没有属性，就不去复制值了 Prototype prototype = new ConcretePrototype1(); return prototype; } } |
/** * 克隆的具体实现对象 */ public class ConcretePrototype2 implements Prototype { public Prototype clone() { //最简单的克隆，新建一个自身对象，由于没有属性，就不去复制值了 Prototype prototype = new ConcretePrototype2(); return prototype; } } |
为了跟上面原型模式的结构示意图保持一致，因此这两个具体的原型实现对象，都没有定义属性。事实上，在实际使用原型模式的应用中，原型对象多是有属性的，克隆原型的时候也是需要克隆原型对象的属性的，特此说明一下。
（3）再看看使用原型的客户端，示例代码如下：
/** * 使用原型的客户端 */ public class Client { /** * 持有需要使用的原型接口对象 */ private Prototype prototype; /** * 构造方法，传入需要使用的原型接口对象 * @param prototype 需要使用的原型接口对象 */ public Client(Prototype prototype){ this.prototype = prototype; } /** * 示意方法，执行某个功能操作 */ public void operation(){ //会需要创建原型接口的对象 Prototype newPrototype = prototype.clone(); } } |
9.2.4 使用原型模式重写示例
要使用原型模式来重写示例，先要在订单的接口上定义出克隆的接口，然后要求各个具体的订单对象克隆自身，这样就可以解决：在订单处理对象里面通过订单接口来创建新的订单对象的问题。
使用原型模式来重写示例的结构如图9.2所示：
图9.2 使用原型模式来重写示例的结构示意图
下面一起来看看具体的实现。
（1）复制谁和谁来复制的问题
有了一个对象实例，要快速的创建跟它一样的实例，最简单的办法就是复制？这里又有两个小的问题
- 复制谁呢？当然是复制这个对象实例，复制实例的意思是连带着数据一起复制。
- 谁来复制呢？应该让这个类的实例自己来复制，自己复制自己。
可是每个对象不会那么听话，自己去实现复制自己的。于是原型模式决定对这些对象实行强制要求，给这些对象定义一个接口，在接口里面定义一个方法，这个方法用来要求每个对象实现自己复制自己。
由于现在存在订单的接口，因此就把这个要求克隆自身的方法定义在订单的接口里面，示例代码如下：
/** * 订单的接口，声明了可以克隆自身的方法 */ public interface OrderApi { public int getOrderProductNum(); public void setOrderProductNum(int num); /** * 克隆方法 * @return 订单原型的实例 */ public OrderApi cloneOrder(); } |
（2）如何克隆
定义好了克隆的接口，那么在订单的实现类里面，就得让它实现这个接口，并具体的实现这个克隆方法，新的问题出来了，如何实现克隆呢？
很简单，只要先new一个自己对象的实例，然后把自己实例中的数据取出来，设置到新的对象实例中去，不就可以完成实例的复制了嘛，复制的结果就是有了一个跟自身一模一样的实例。
有的朋友可能会说：不用那么费劲吧，直接返回本实例不就可以了？如下：
public Object clone(){ return this; } |
请注意了，这是一种典型的错误，这么做，每次克隆，客户端获取的其实都是同一个实例，都是指向同一个内存空间的，对克隆出来的对象实例的修改会影响到原型对象实例。
那么应该怎么克隆呢，最基本的做法就是新建一个类实例，然后把所有属性的值复制到新的实例中，先看看个人订单对象的实现，示例代码如下：
/** * 个人订单对象 */ public class PersonalOrder implements OrderApi{ private String customerName; private String productId; private int orderProductNum = 0; public int getOrderProductNum() { return this.orderProductNum; } public void setOrderProductNum(int num) { this.orderProductNum = num; } public String getCustomerName() { return customerName; } public void setCustomerName(String customerName) { this.customerName = customerName; } public String getProductId() { return productId; } public void setProductId(String productId) { this.productId = productId; } public String toString(){ return "本个人订单的订购人是="+this.customerName +"，订购产品是="+this.productId+"，订购数量为=" +this.orderProductNum; } public OrderApi cloneOrder() { //创建一个新的订单，然后把本实例的数据复制过去 PersonalOrder order = new PersonalOrder(); order.setCustomerName(this.customerName); order.setProductId(this.productId); order.setOrderProductNum(this.orderProductNum); return order; } } |
接下来看看企业订单的具体实现，示例代码如下：
/** * 企业订单对象 */ public class EnterpriseOrder implements OrderApi{ private String enterpriseName; private String productId; private int orderProductNum = 0; public int getOrderProductNum() { return this.orderProductNum; } public void setOrderProductNum(int num) { this.orderProductNum = num; } public String getEnterpriseName() { return enterpriseName; } public void setEnterpriseName(String enterpriseName) { this.enterpriseName = enterpriseName; } public String getProductId() { return productId; } public void setProductId(String productId) { this.productId = productId; } public String toString(){ return "本企业订单的订购企业是="+this.enterpriseName +"，订购产品是="+this.productId+"，订购数量为=" +this.orderProductNum; } public OrderApi cloneOrder() { //创建一个新的订单，然后把本实例的数据复制过去 EnterpriseOrder order = new EnterpriseOrder(); order.setEnterpriseName(this.enterpriseName); order.setProductId(this.productId); order.setOrderProductNum(this.orderProductNum); return order; } } |
（3）使用克隆方法
这里使用订单接口的克隆方法的，是订单的处理对象，也就是说，订单的处理对象就相当于原型模式结构中的Client。
当然，客户端在调用clone方法之前，还需要先获得相应的实例对象，有了实例对象，才能调用该实例对象的clone方法。
这里使用克隆方法的时候，跟标准的原型实现有一些不同，在标准的原型实现的示例代码里面，客户端是持有需要克隆的对象，而这里变化成了通过方法传入需要使用克隆的对象，这点大家注意一下。示例代码如下：
public class OrderBusiness { /** * 创建订单的方法 * @param order 订单的接口对象 */ public void saveOrder(OrderApi order){ //1：判断当前的预定产品数量是否大于1000 while(order.getOrderProductNum() > 1000){ //2：如果大于，还需要继续拆分 //2.1再新建一份订单，跟传入的订单除了数量不一样外，其它都相同 OrderApi newOrder = order.cloneOrder(); //然后进行赋值，产品数量为1000 newOrder.setOrderProductNum(1000); //2.2原来的订单保留，把数量设置成减少1000 order.setOrderProductNum( order.getOrderProductNum()-1000); //然后是业务功能处理，省略了，打印输出，看一下 System.out.println("拆分生成订单=="+newOrder); } //3：不超过，那就直接业务功能处理，省略了，打印输出，看一下 System.out.println("订单=="+order); } } |
（4）客户端的测试代码，跟前面的示例是完全一样的，这里就不去赘述了，去运行一下，看看运行的效果，享受一下克隆的乐趣。
在上面的例子中，在订单处理对象的保存订单方法里面的这句话“OrderApi newOrder = order.cloneOrder();”，就用一个订单的原型实例来指定了对象的种类，然后通过克隆这个原型实例来创建出了一个新的对象实例。
9.2.5 小提示
看到这里，可能有些朋友会认为：Java的Object里面本身就有clone方法，还用搞得这么麻烦吗？
虽然Java里面有clone方法，上面这么做还是很有意义的，可以让我们更好的、更完整的体会原型这个设计模式。当然，后面会讲述如何使用Java里面的clone方法来实现克隆，不要着急。
