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吾非文人,乃市井一俗人也,读百卷书,跨江河千里,故申城一游; 一两滴辛酸,三四年学业,五六点粗墨,七八笔买卖,九十道人情。

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您從圖書館的期刊從發現了幾篇您感興趣的文章,由於這是圖書館的書,您不可以直接在書中作記號或寫字,所以您將當中您所感興趣的幾個主題影印出來,這下子您就可在影印的文章上畫記重點。

Prototype模式的作用有些類似上面的描述,您在父類別中定義一個clone()方法,而在子類別中重新定義它,當客戶端對於所產生的物件有興趣並想加以利用,而您又不想破壞原來的物件,您可以產生一個物件的複本給它。

Prototype具有展示的意味,就像是展覽會上的原型車款,當您對某個車款感興趣時,您可以購買相同款示的車,而不是車展上的車。

在軟體設計上的例子會更清楚的說明為何要進行物件複製,假設您要設計一個室內設計軟體,軟體中有一個展示家具的工具列,您只要點選工具列就可以產生一個家具複本,例如一張椅子或桌子,您可以拖曳這個複製的物件至設計圖中,隨時改變它的位置、顏色等等,當您改變設計圖中的物件時,工具列上的原型工具列是不會跟著一起改變的,這個道理是無需解釋的。

下面的 UML 類別圖表示了上述的簡單概念:
Prototype

Prototype模式的重點在於clone(),它負責複製物件本身並傳回,但這個clone()本身在實作上存在一些困難,尤其是當物件本身又繼承另一個物件時,如何確保複製的物件完整無誤,在不同的程式語言中有不同的作法。

在Java中的作法是透過實作一個Cloneable介面,它只是一個聲明的介面,並無規定任何實作的方法,您的目的是改寫Object的clone ()方法,使其具備有複製物件的功能,這個方面建議您參考:How to avoid traps and correctly override methods from java.lang.Object

用一個簡單的例子來實作上圖中的結構,這個例子利用了Java語言本身的clone特性:
  • AbstractFurniture.java
public abstract class AbstractFurniture 
implements Cloneable {
public abstract void draw();

// 在Design Pattern上,以下的clone是抽象未實作的
// 實際上在Java中class都繼承自Object
// 所以在這邊我們直接重新定義clone()
// 這是為了符合Java現行的clone機制
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}

CircleTable與SquareTable繼承了AbstractFurniture,並實作clone方法,用於傳回本身的複製品:
  • CircleTable.java
import java.awt.*;

public class CircleTable extends AbstractFurniture {
protected Point center;

public void setCenter(Point center) {
this.center = center;
}

protected Object clone ()
throws CloneNotSupportedException {
Object o = super.clone();
if(this.center != null) {
((CircleTable) o).center = (Point) center.clone();
}

return o;
}

public void draw() {
System.out.println("\t圓桌\t中心:(" + center.getX()
+ ", " + center.getY()+ ")");
}
}

  • SquareTable.java
import java.awt.*;

public class SquareTable extends AbstractFurniture {
protected Rectangle rectangle;

public void setRectangle(Rectangle rectangle) {
this.rectangle = rectangle;
}

protected Object clone ()
throws CloneNotSupportedException {
Object o = super.clone();
if(this.rectangle != null) {
((SquareTable) o).rectangle = (Rectangle) rectangle.clone();
}

return o;
}

public void draw() {
System.out.print("\t方桌\t位置:(" + rectangle.getX()
+ ", " + rectangle.getY()+ ")");
System.out.println(" / 寬高:(" +
rectangle.getWidth()
+ ", " + rectangle.getHeight()+ ")");
}
}

House是個虛擬的房屋物件,從Prototype複製出來的物件加入至House中:
  • House.java
import java.util.*;

public class House {
private Vector vector;

public House() {
vector = new Vector();
}

public void addFurniture(AbstractFurniture furniture) {
vector.addElement(furniture);

System.out.println("現有家具....");

Enumeration enumeration = vector.elements();
while(enumeration.hasMoreElements()) {
AbstractFurniture f =
(AbstractFurniture) enumeration.nextElement();
f.draw();
}
System.out.println();
}
}

再來是應用程式本身:
  • Application.java
import java.awt.*;

public class Application {
private AbstractFurniture circleTablePrototype;

public void setCircleTablePrototype(
AbstractFurniture circleTablePrototype) {
this.circleTablePrototype = circleTablePrototype;
}

public void runAppExample() throws Exception {
House house = new House();
CircleTable circleTable = null;

// 從工具列選擇一個家具加入房子中
circleTable =
(CircleTable) circleTablePrototype.clone();
circleTable.setCenter(new Point(10, 10));
house.addFurniture(circleTable);

// 從工具列選擇一個家具加入房子中
circleTable =
(CircleTable) circleTablePrototype.clone();
circleTable.setCenter(new Point(20, 30));
house.addFurniture(circleTable);
}

public static void main(String[] args) throws Exception {
Application application = new Application();
application.setCircleTablePrototype(
new CircleTable());
application.runAppExample();
}
}

Java中的clone()方法是繼承自Object,AbstractFurniture的子類別則override這個clone()方法,以複製其本身並傳回。

下圖為Prototype模式的類別結構圖:
Prototype
在 Gof 的設計模式書中給出一個原型模式的應用:一個通用的圖型編輯器 Framework。在這個 Framework中有一個工具列,您可以在上面選擇音樂符號以加入樂譜中,並可以隨時調整音樂符號的位置等等。

圖型編輯器Framework是通用的,然而它並不知道這些音樂符號的型態,有人或許會想到繼承圖型編輯器Framework來為每個音樂符號設計一個框架子類別,但由於音樂符號的種類很多,這會產生相當多的子類別,為了避免這種情況,可以透過Prototype模式來減少子類別的數目,可以設計出以下的結構:
Prototype

依照這個結構,圖型編輯器的Framework可以獨立於要套用的特定類別之外,雖然不知道被複製傳回的對象型態是什麼,但總可以按照 Graphics所定義的介面來操作這些物件。
posted on 2007-04-17 10:35 张金鹏 阅读(326) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: Creational 模式

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