Design Pattern: Prototype 模式

有些物件若以標準的方式建立實例，或者是設定至某個狀態需要複雜的運算及昂貴的資源，則您可以考慮直接以某個物件作為原型，在需要個別該物件時，複製原型並傳回。

先來看看Prototype的類別圖：


請注意，在這邊Cloneable並非指Java中的java.lang.Cloneable，而是指支援原型複製的物件，必須實作之公開協定。

不 同的語言可能提供不同程度支援之物件複製技術，以Java而言，java.lang.Object本身即定義有clone()方法，因此所有的物件基本上 皆具自我複製之能力，不過真正要讓物件支援複製，則物件必須實作java.lang.Cloneable這個標示介面（Tag interface）。

下面這個範例示範了，如何使用Java實作Prototype模式（

import java.util.*;

class Wheel implements Cloneable {
    // 也許還有一些複雜的設定
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { 
        return super.clone(); 
    }    
}

class Car implements Cloneable {
    // 也許還有一些複雜的設定
    private Wheel[] wheels = {new Wheel(), new Wheel(), new Wheel(), new Wheel()};
    
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Car copy = (Car) super.clone();
        copy.wheels = (Wheel[]) this.wheels.clone();
        for(int i = 0; i < this.wheels.length; i++) {
            copy.wheels[i] = (Wheel) this.wheels[i].clone();
        }
        return copy; 
    }
    // 也許還有別的方法
}

class Cars {
    private Map<String, Car> prototypes = new HashMap<String, Car>();
    void addPrototype(String brand, Car prototype) {
        prototypes.put(brand, prototype);
    }
    Car getPrototype(String brand) throws CloneNotSupportedException {
        return (Car) prototypes.get(brand).clone();
    }
}
    
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Car bmw = new Car();
        // 作一些 BMW 複雜的初始、設定、有的沒的
        Car benz = new Car();
        // 作一些 BENZ 複雜的初始、設定、有的沒的
        Cars cars = new Cars();
        cars.addPrototype("BMW", bmw);
        cars.addPrototype("BENS", benz);
        // 取得 BMW 原型複製
        Car bmwPrototype = cars.getPrototype("BMW");
    }
}

import copy

class Wheel:
    def clone(self):
        return copy.deepcopy(self)

class Car:
    def __init__(self):
        self.wheels = [Wheel(), Wheel(), Wheel(), Wheel()]
    def clone(self):
        return copy.deepcopy(self)

class Cars:
    def __init__(self):
        self.prototypes = {}
    def addPrototype(self, brand, car):
        self.prototypes[brand] = car
    def getPrototype(self, brand):
        return self.prototypes[brand].clone()
        
bmw = Car()
benz = Car()
cars = Cars()
cars.addPrototype("BMW", bmw)
cars.addPrototype("BENZ", benz)
bmwPrototype = cars.getPrototype("BMW")