产品原型示例

本文是我们名为“ Java设计模式 ”的学院课程的一部分。

在本课程中，您将深入研究大量的设计模式，并了解如何在Java中实现和利用它们。 您将了解模式如此重要的原因，并了解何时以及如何应用模式中的每一个。 在这里查看 ！

1.简介

在面向对象编程中，您需要使用对象。 对象彼此交互以完成工作。 但是有时候，创建沉重的对象可能会变得很昂贵，并且如果您的应用程序需要太多此类对象（包含几乎相似的属性），则可能会带来一些性能问题。

让我们考虑一个应用程序需要某种访问控制的场景。 用户可以根据提供给他们的访问权限来使用应用程序的功能。 例如，有些用户有权访问由应用程序生成的报告，而有些则不能。 他们中有些甚至可以修改报告，而有些只能读取报告。 一些用户还具有添加或什至删除其他用户的管理权限。

每个用户对象都有一个访问控制对象，用于提供或限制应用程序的控制。 此访问控制对象是一个笨重的对象，其创建非常昂贵，因为它需要从某些外部资源（例如数据库或某些属性文件等）中获取数据。

我们也不能与同一级别的用户共享同一访问控制对象，因为管理员可以在运行时更改权限，并且同一级别的其他用户可以具有不同的访问控制。 一个用户对象应具有一个访问控制对象。

我们可以使用原型设计模式来解决此问题，方法是一次在所有级别上创建访问控制对象，然后在需要时向用户提供该对象的副本。 在这种情况下，从外部资源获取数据仅发生一次。 下次，通过复制现有对象来创建访问控制对象。 每次发送请求时，都不会从头开始创建访问控制对象； 这种方法肯定会减少对象创建时间。

在深入探讨解决方案之前，请让我们进一步了解原型设计模式。

2.什么是原型设计模式

原型设计模式用于指定要使用原型实例创建的对象的种类，并通过复制此原型来创建新对象。

其概念是复制现有对象，而不是从头开始创建新实例，这可能包括昂贵的操作。 现有对象充当原型，并包含对象的状态。 仅在需要时，新复制的对象才能更改相同的属性。 这种方法节省了昂贵的资源和时间，尤其是在对象创建很繁重的过程中。

在Java中，有某些方法可以复制对象以创建一个新对象。 实现此目的的一种方法是使用Cloneable接口。 Java提供了clone方法，该方法从Object类继承Object 。 您需要实现Cloneable接口，并根据需要覆盖此clone方法。

图1

原型

• 声明一个用于克隆自身的接口。

具体原型

• 实现克隆自身的操作。

客户

• 通过要求原型克隆自己来创建新对象。

原型使您只需通过向客户注册原型实例，就可以将新的具体产品类合并到系统中。

3.解决问题

在此解决方案中，我们将使用克隆方法来解决上述问题。

package com.javacodegeeks.patterns.prototypepattern;public interface Prototype extends Cloneable {public AccessControl clone() throws CloneNotSupportedException;}

上面的接口扩展了Cloneable接口，并包含方法clone 。 该接口由要创建原型对象的类实现。

package com.javacodegeeks.patterns.prototypepattern;public class AccessControl implements Prototype{private final String controlLevel;private String access;public AccessControl(String controlLevel,String access){this.controlLevel = controlLevel;this.access = access;}@Overridepublic AccessControl clone(){try {return (AccessControl) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return null;}public String getControlLevel(){return controlLevel;}public String getAccess() {return access;}public void setAccess(String access) {this.access = access;}}

AccessControl类实现Prototype接口并覆盖clone方法。 该方法调用超类的clone方法，并将对象向下转换为AccessControl类型后返回该对象。 clone方法将引发CloneNotSupportedException ，该方法本身会捕获该异常。

该类还包含两个属性。 controlLevel用于指定此对象包含的控制级别。 级别取决于要使用它的用户类型，例如USER，ADMIN，MANAGER等。

另一个属性是access ; 它包含用户的访问权限。 请注意，为简单起见，我们将访问权限用作String类型属性。 这可以是Map类型，可以包含分配给用户的长访问权限的键值对。

package com.javacodegeeks.patterns.prototypepattern;public class User {private String userName;private String level;private AccessControl accessControl;public User(String userName,String level, AccessControl accessControl){this.userName = userName;this.level = level;this.accessControl = accessControl;}public String getUserName() {return userName;}public void setUserName(String userName) {this.userName = userName;}public String getLevel() {return level;}public void setLevel(String level) {this.level = level;}public AccessControl getAccessControl() {return accessControl;}public void setAccessControl(AccessControl accessControl) {this.accessControl = accessControl;}@Overridepublic String toString(){return "Name: "+userName+", Level: "+level+", Access Control Level:"+accessControl.getControlLevel()+", Access: "+accessControl.getAccess();}}

User类具有userName ， level和对分配给它的AccessControl的引用。

我们使用了一个AccessControlProvider类，该类预先创建和存储可能的AccessControl对象。 当有对AccessControl对象的请求时，它返回一个通过复制存储的原型创建的新对象。

package com.javacodegeeks.patterns.prototypepattern;import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class AccessControlProvider {private static Map<String, AccessControl>map = new HashMap<String, AccessControl>();static{System.out.println("Fetching data from external resources and creating access control objects...");map.put("USER", new AccessControl("USER","DO_WORK"));map.put("ADMIN", new AccessControl("ADMIN","ADD/REMOVE USERS"));map.put("MANAGER", new AccessControl("MANAGER","GENERATE/READ REPORTS"));map.put("VP", new AccessControl("VP","MODIFY REPORTS"));}public static AccessControl getAccessControlObject(String controlLevel){AccessControl ac = null;ac = map.get(controlLevel);if(ac!=null){return ac.clone();}return null;}
}

getAccessControlObject方法根据传递给它的controlLevel提取存储的原型对象，并将新创建的克隆对象返回到客户端代码。

现在，让我们测试代码。

package com.javacodegeeks.patterns.prototypepattern;public class TestPrototypePattern {public static void main(String[] args) {AccessControl userAccessControl = AccessControlProvider.getAccessControlObject("USER");User user = new User("User A", "USER Level", userAccessControl);System.out.println("************************************");System.out.println(user);userAccessControl = AccessControlProvider.getAccessControlObject("USER");user = new User("User B", "USER Level", userAccessControl);System.out.println("Changing access control of: "+user.getUserName());user.getAccessControl().setAccess("READ REPORTS");System.out.println(user);System.out.println("************************************");AccessControl managerAccessControl = AccessControlProvider.getAccessControlObject("MANAGER");user = new User("User C", "MANAGER Level", managerAccessControl);System.out.println(user);}
}

上面的代码将产生以下输出：

Fetching data from external resources and creating access control objects...
************************************
Name: User A, Level: USER Level, Access Control Level:USER, Access: DO_WORK
Changing access of: User B
Name: User B, Level: USER Level, Access Control Level:USER, Access: READ REPORTS
************************************
Name: User C, Level: MANAGER Level, Access Control Level:MANAGER, Access: GENERATE/READ REPORTS

在上面的代码中，我们在USER级别创建了一个AccessControl对象，并将其分配给UserA。然后，又将另一个AccessControl对象分配给User B，但是这次我们更改了User B的访问权限。最后，MANAGER用户C的级别访问控制。

getAccessControlObject用于获取AccessControl对象的新副本，当我们更改用户B的访问权限时，可以清楚地看到这一点，而用户A的访问权限没有更改（只需再次打印用户A对象）。 这确认clone方法工作正常，因为它返回对象的新副本，而不是指向同一对象的引用。

4.何时使用原型设计模式

当系统应独立于其产品的创建，组成和表示方式时，请使用Prototype模式。 和

• 在运行时指定要实例化的类时，例如，通过动态加载； 要么
• 为了避免建立与产品的类层次结构平行的工厂的类层次结构； 要么
• 当类的实例只能具有几种不同的状态组合之一时。 每次都以适当的状态安装相应数量的原型并克隆它们，而不是手动实例化类，可能会更方便。

5. JDK中的原型模式

• java.lang.Object#clone()
• java.lang.Cloneable

6.下载源代码

这是关于原型设计模式的课程。 您可以在此处下载源代码： PrototypePattern-Project

翻译自: https://www.javacodegeeks.com/2015/09/prototype-design-pattern.html

产品原型示例