Python 设计模式—原型模式

前期分享过几篇关于设计模式的文章，今天继续分享设计模式——原型模式

我们将会使用原型实例指定创建对象的种类，并且通过深拷贝这些原型创建新的对象。

原型模式本质就是克隆对象，所以在对象初始化操作比较复杂的情况下，很实用，能大大降低耗时，提高性能。

在原型模式下我们不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态。

深浅拷贝的含义

浅拷贝（Shallow Copy）：指对象的字段被拷贝，而字段引用的对象不会被拷贝，拷贝的对象和源对象只是名称相同，但是他们共用一个实体。
浅拷贝会拷贝对象内容及其内容的引用或者子对象的引用，但不会拷贝引用的内容和子对象本身。

深拷贝（deep copy）：对对象实例中字段引用的对象也进行拷贝。深拷贝不仅拷贝了对象和内容的引用，也会拷贝引用的内容。所以，一般深拷贝比浅拷贝复制得更加完全，但也更占资源（包括时间和空间资源）。

使用场景

当我们有一个迭代项目要更新时，第二个版本中的对象实例要在第一个版本的基础上做一些修改时，这个时候我们就可以使用原型模式来实现，从而大大节省了时间，提高了效率。

优点

原型模式用于创建复杂的或者耗时的实例：复制一个已经存在的实例使程序运行更高效。且对于工厂模式，原型模式减少了子类的构建。

缺点

每一个产品类都必须配置一个克隆方法，并且这个克隆方法需要对类的功能进行整体考虑。

Python 代码实现

import copy
from collections import OrderedDict
 
#定义一个人的类
class Person():
    def __init__(self,name,age,high,sex,**info):
        self.name=name
        self.age=age
        self.high=high
        self.sex=sex
        #可以为实例添加其他额外属性，但必须是key:value格式的属性
        self.__dict__.update(info)
 
    #当使用print输出对象的时候，只要自己定义了__str__(self)方法，那么就会打印从在这个方法中return的数据
    def __str__(self):
        myinfo=[]
        #OrderedDict 是 collections 提供的一种数据结构， 它提供了有序的dict结构。
        order_dict=OrderedDict(self.__dict__.items())
        for i in order_dict.keys():
            myinfo.append('{}:{}'.format(i,order_dict[i]))
            myinfo.append('
')
        return ''.join(myinfo)

定义一个原型的类

class Prototype():
    def __init__(self):
        self.objects=dict() #定义原型对象字典表
 
    #在原型字典表中注册原型对象
    def register(self,id,obj):
        self.objects[id]=obj
 
    #在原型字典表中删除原型对象
    def destory(self,id):
        del self.objects[id]
 
    #根据 id 在原型字典表中查找原型对象并克隆
    def clone(self,id,**atter):
        obj1=self.objects.get(id)
        print(obj1)
        if not obj1:
            raise ValueError('Incorrect object id: {}'.format(id))
        obj2=copy.deepcopy(obj1)
        obj2.__dict__.update(atter)
        return obj2
 
 
if __name__ == '__main__':
    tony=Person('tony',34,170,'man',job='tester',birthday='2000-01-01',hobby='catch fish')
    print(tony)
 
    prototype=Prototype()
    prototype.register(1001,tony)
    tom=prototype.clone(1001,name='tom',age='19',birthday='2010-02-02')
 
    for i in (tony,tom):
        print(i)
    #输出两个Person对象是否是相同的id值
    print("id tony : {} != id tom : {}".format(id(tony), id(tom)))

输出的内容如下所示

name:tony
age:34
high:170
sex:man
job:tester
birthday:2000-01-01
hobby:catch fish
 
name:tony
age:34
high:170
sex:man
job:tester
birthday:2000-01-01
hobby:catch fish
 
name:tony
age:34
high:170
sex:man
job:tester
birthday:2000-01-01
hobby:catch fish
 
name:tom
age:19
high:170
sex:man
job:tester
birthday:2010-02-02
hobby:catch fish
 
id tony : 2930225522448 != id tom : 2930225522504

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