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原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，它通过复制现有的实例来创建新对象，而不是通过实例化类来创建对象。这个模式允许你创建对象时避免复杂的初始化步骤，并且能够动态地创建对象的副本。

原型模式的关键点

1. 原型接口：声明一个clone方法，用于复制对象。
2. 具体原型类：实现原型接口并实现clone方法，通常使用Object类的clone方法来进行浅复制。
3. 客户端：通过调用原型对象的clone方法来创建新的对象。

原型模式的优点

• 避免重复初始化：可以通过复制一个现有对象来创建新对象，而不需要重新进行复杂的初始化。
• 动态创建对象：可以在运行时动态决定创建的对象类型。
• 减少子类数量：通过克隆机制可以减少对象创建时需要的子类数量。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

// 原型接口
abstract class Shape implements Cloneable {
    private String id;
    protected String type;
    
    abstract void draw();
    
    public String getType(){
        return type;
    }
    
    public String getId() {
        return id;
    }
    
    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }
    
    // 实现Cloneable接口的clone方法
    public Object clone() {
        Object clone = null;
        try {
            clone = super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return clone;
    }
}

// 具体原型类：圆形
class Circle extends Shape {
    public Circle(){
        type = "Circle";
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a Circle");
    }
}

// 具体原型类：正方形
class Square extends Shape {
    public Square(){
        type = "Square";
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a Square");
    }
}

// 原型管理器
class ShapeCache {
    private static Map<String, Shape> shapeMap = new HashMap<String, Shape>();

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

    // 对每种形状都运行数据库查询，并创建该形状
    // shapeMap.put(shapeKey, shape);
    // 例如，我们要添加三种形状
    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);
    }
}

// 客户端代码
public class PrototypePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ShapeCache.loadCache();

        Shape clonedShape1 = (Shape) ShapeCache.getShape("1");
        System.out.println("Shape : " + clonedShape1.getType());
        clonedShape1.draw();

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

示例说明

1. Shape类：作为原型接口，定义了一个clone方法用于复制对象，并且包含了id和type属性。
2. Circle和Square类：具体原型类，实现了Shape类，并实现了draw方法。
3. ShapeCache类：原型管理器，负责存储和访问原型对象。loadCache方法用于预加载一些原型对象到缓存中。
4. PrototypePatternDemo类：客户端代码，通过ShapeCache来获取复制的对象，并调用其方法。

这种模式在需要频繁创建相似对象的场景中非常有用，比如游戏开发中的对象生成、复杂对象的初始化等。通过原型模式，可以极大地提高对象创建的效率并减少重复代码。