（五）创建型—原型模式(Prototype)

发表于 作者 chpdirector

动机：

在软件系统中，经常面临着“某些结构复杂的对象”的创建工作;由于需求的变化，这些对象经常面临着剧烈的变化,但是它们却拥有比较稳定一致的接口。

意图：

用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

结构图：

适用性：

  • 当一个系统应该独立于它的产品创建，构成和表示时；
  •  当要实例化的类是在运行时刻指定时，例如，通过动态装载；
  • 为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时；   
  • 当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。建立相应数目的原型并克隆它们可能比每次用合适的状态手工实例化该类更方便一些。

实现代码：

抽象原型（相当于工厂）：
public abstract class NormalActor
{
    public abstract NormalActor Clone();
}

public abstract class FlyActor
{
    public abstract FlyActor Clone();
}
//具体实现：
public class NormalActorA : NormalActor
{
    public override NormalActor Clone()
    {
        return (NormalActor)this.MemberwiseClone();
    }
}

public class FlyActorA : FlyActor
{
    public override FlyActor Clone()
    {
        return (FlyActor)this.MemberwiseClone();
    }
}

MemberwiseClone方法只是一种浅拷贝，它只能拷贝所有的值类型和String，如果是引用类型（例如数组），它就会只拷贝引用，而不会重新创建对象，例如对数组，就只会拷贝数组的地址。

客户程序：

public class GameSystem
{
    public void Run(NormalActor normalActor, FlyActor flyactor)//如果把参数定义成属性也可以的不影响设计模式的实现。
    {
        //需要3个小兵
        NormalActor noramlActor1 = normalActor.Clone();//克隆
        NormalActor noramlActor2 = normalActor.Clone();
        NormalActor noramlActor3 = normalActor.Clone();
        //需要两个飞人
        FlyActor flyActor1 = flyactor.Clone();
        FlyActor flyActor2 = flyactor.Clone();
    }
}

应用程序：

internal class App
{
    public static void Main()
    {
        GameSystem gamesystem = new GameSystem();
        gamesystem.Run(new NormalActorA(), new FlyActorA(), new FlyActorA());
    }
}

Prototype的几个要点：

  • Prototype模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型（易变类）之间的耦合关系，它同样要求这些“易变类”拥有“稳定的接口”。
  • Prototype模式对于“如何创建易变类的实体对象”（创建型模式除了Singleton模式以外，都是用于解决创建易变类的实体对象的问题的）采用“原型克隆”的方法来做，它使得我们可以非常灵活地动态创建“拥有某些稳定接口”的新对象——所需工作仅仅是注册一个新类的对象（即原型），然后在任何需要的地方不断地Clone。
  • Prototype模式中的Clone方法可以利用.NET中的Object类的MemberwiseClone()方法或者序列化来实现深拷贝。

原型模式的优点：

  • 原型模式向客户隐藏了创建新实例的复杂性
  • 原型模式允许动态增加或较少产品类。
  • 原型模式简化了实例的创建结构，工厂方法模式需要有一个与产品类等级结构相同的等级结构，而原型模式不需要这样。
  • 产品类不需要事先确定产品的等级结构，因为原型模式适用于任何的等级结构

原型模式的缺点：

  • 每个类必须配备一个克隆方法
  • 配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。

原型模式使用的场景：

  • 资源优化场景：类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。
  •  性能和安全要求的场景：通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。
  • 一个对象多个修改者的场景： 一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。
  • 在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过clone的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。

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