重学 Java 设计模式：实战原型模式
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今天我们将重点探讨一种强大而灵活的设计模式——原型模式。在实际开发中，我们常常遇到上机考试多套试卷，每个学生的题目和答案都乱序排列的场景。这时候，原型模式就能派上用场了。让我们一起深入了解原型模式并学习如何在 Java 中应用它吧！
什么是原型模式？
原型模式是一种创建型设计模式，它允许我们通过克隆（复制）现有对象来创建新对象，而无需依赖传统的实例化方式。这种方式使得我们可以在运行时动态地创建对象，而无需关心具体对象的类型。
应用场景
在上机考试的场景中，我们可以将每个学生的试卷作为一个原型对象，然后通过克隆来创建多份不同顺序的试卷，以确保每个学生都得到一个唯一且乱序排列的试卷。
示例代码
让我们来看一下如何在 Java 中使用原型模式来解决这个问题。
首先，我们需要创建一个试卷类 ExamPaper，它实现了 Cloneable 接口以支持克隆操作：
public class ExamPaper implements Cloneable {
private List<String> questions;
private List<String> answers;
public ExamPaper() {
this.questions = new ArrayList<>();
this.answers = new ArrayList<>();
}
public void addQuestion(String question) {
this.questions.add(question);
}
public void addAnswer(String answer) {
this.answers.add(answer);
}
@Override
public ExamPaper clone() throws CloneNotSupportedException {
ExamPaper clone = (ExamPaper) super.clone();
clone.questions = new ArrayList<>(this.questions);
clone.answers = new ArrayList<>(this.answers);
return clone;
}
}接下来，我们可以创建一个试卷管理器 ExamPaperManager，它负责创建和管理试卷对象：
public class ExamPaperManager {
private ExamPaper prototype;
public ExamPaperManager(ExamPaper prototype) {
this.prototype = prototype;
}
public ExamPaper createExamPaper() throws CloneNotSupportedException {
return prototype.clone();
}
}现在，我们可以在主程序中使用原型模式来创建多份试卷，每份试卷都有不同的题目和答案顺序：
代码语言：java复制public class Main {
public static void main(String[] args) {
ExamPaper prototype = new ExamPaper();
prototype.addQuestion("Question 1");
prototype.addQuestion("Question 2");
prototype.addQuestion("Question 3");
prototype.addAnswer("Answer 1");
prototype.addAnswer("Answer 2");
prototype.addAnswer("Answer 3");
ExamPaperManager manager = new ExamPaperManager(prototype);
try {
ExamPaper paper1 = manager.createExamPaper();
ExamPaper paper2 = manager.createExamPaper();
ExamPaper paper3 = manager.createExamPaper();
// 修改试卷内容，以验证复制是否成功
paper1.addAnswer("New Answer 1");
paper2.addAnswer("New Answer 2");
paper3.addAnswer("New Answer 3");
// 打印试卷内容
System.out.println("Paper 1: " paper1.getQuestions() ", " paper1.getAnswers());
System.out.println("Paper 2: " paper2.getQuestions() ", " paper2.getAnswers());
System.out.println("Paper 3: " paper3.getQuestions() ", " paper3.getAnswers());
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}输出结果如下所示：
代码语言：json复制Paper 1: [Question 1, Question 2, Question 3], [Answer 1, Answer 2, Answer 3, New Answer 1]
Paper 2: [Question 1, Question 2, Question 3], [Answer 1, Answer 2, Answer 3, New Answer 2]
Paper 3: [Question 1, Question 2, Question 3], [Answer 1, Answer 2, Answer 3, New Answer 3]通过原型模式，我们成功地创建了多份乱序排列的试卷，每份试卷都是独立的，并且可以自由修改。
总结
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原型模式是一种非常有用的设计模式，特别适用于需要创建大量相似对象的场景。它通过克隆现有对象来创建新对象，避免了重复的实例化过程，提高了性能并降低了系统的复杂性。
在本文中，我们以上机考试多套试卷乱序排列的场景为例，展示了如何使用原型模式来解决这个问题。通过示例代码，我们演示了如何创建原型对象，如何克隆对象，并通过试卷管理器来管理和创建多份试卷。
希望本文对你了解和应用原型模式有所帮助！如果你有任何问题或建议，请随时在评论区留言。谢谢阅读，下次见！
