原型设计模式

原型设计模式是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的方法，无需指定其精确的类。相反，它允许您克隆或复制已有的对象并进行修改以创建新对象。

优点

• 可以在运行时动态添加和删除对象。
• 使代码更加灵活，能够快速创建新对象。
• 可以减少对象实例化的开销并提高性能。
• 可以简化对象之间的关系。

缺点

• 对象需要具有相同的结构和属性，才能正确地进行克隆。
• 如果对象包含循环引用，克隆可能会导致无限循环或栈溢出。

实现

原型设计模式的实现通常涉及以下几个步骤：

1. 创建一个原型类并实现 clone() 方法。
2. 创建一个客户类，并在它的 main() 方法中创建原型对象。
3. 使用克隆方法克隆对象，修改副本中的属性，最终得到新的对象。

下面是一个简单的例子，说明如何使用原型设计模式：

// 原型类
public abstract class Shape implements Cloneable {
    private String id;
    protected String type;

    abstract void draw();

    public String getId() {
        return id;
    }

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String getType() {
        return type;
    }

    public void setType(String type) {
        this.type = type;
    }

    public Object clone() {
        Object clone = null;
        try {
            clone = super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return clone;
    }
}

// 圆形
public class Circle extends Shape {
    public Circle() {
        type = "Circle";
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
    }
}

// 方形
public class Square extends Shape {
    public Square() {
        type = "Square";
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Inside Square::draw() method.");
    }
}

// 客户类
public class ShapeCache {
    private static Hashtable<String, Shape> shapeMap = new Hashtable<String, Shape>();

    public static Shape getShape(String shapeId) {
        Shape cachedShape = shapeMap.get(shapeId);
        return (Shape) cachedShape.clone();
    }

    // 创建对象并将其存储在 Hashtable 中
    public static void loadCache() {
        Circle circle = new Circle();
        circle.setId("1");
        shapeMap.put(circle.getId(), circle);

        Square square = new Square();
        square.setId("2");
        shapeMap.put(square.getId(), square);
    }
}

// 测试
public class PrototypePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ShapeCache.loadCache();

        Shape clonedShape = ShapeCache.getShape("1");
        System.out.println("Shape : " + clonedShape.getType());

        Shape clonedShape2 = ShapeCache.getShape("2");
        System.out.println("Shape : " + clonedShape2.getType());
    }
}

在上述例子中，客户类 ShapeCache 创建了两个 Shape 的实例，并将它们存储在 Hashtable 中。 客户类的 getShape() 方法，则从 Hashtable 中获取该实例的克隆，并进行相应的修改。 最终，PrototypePatternDemo 类在 main() 方法中测试了克隆对象的创建和修改。

总结

原型设计模式是一种简单而有效的模式，可以增强代码的灵活性并提高性能。 但是，它也有一些限制和缺点，需要根据具体情况进行评估和选择。