设计模式之原型模式

    这节讲一下原型模式，原型模式用于解决大量相同或相似对象的创建问题，传统的，我们实例化对象要用new关键字，在面对大量重复对象的创建情况下，new实例的过程是比较消耗资源的，所以我们可以利用一个对象作为原型，通过这个对象的不断克隆自己来产出一个个新实例（这跟js的原型对象并不相同，读者不要跟其做理论比较）。

    我们可以设想一下，为何克隆比new实例要高效：拿画画来说，new实例相当于每次要构思这幅画，并将其画出来，克隆相当于第一次构思并画出后，后续的画都是临摹，所以克隆是高效的。

    我们看一下原型模式的定义：用一个已经创建的实例作为原型，通过复制该原型对象来创建一个和原型相同或相似的新对象。在这里，原型实例指定了要创建的对象的种类。用这种方式创建对象非常高效，根本无须知道对象创建的细节。

    在示例代码之前，先要理解一个概念：深拷贝和浅拷贝：

    所谓浅拷贝就是指拷贝时只拷贝值类型的属性，引用类型的属性地址跟原型对象的地址指向一致，而深拷贝就是将原型对象的值类型和引用类型的属性都拷贝一份，可以说是和原型对象完全分离开来。

    接下来我们看一下如何让一个对象可被克隆：

class prototypeClass : ICloneable
{
    public prototypeClass(string classname)
    {
        this.classname = classname;
    }
    public object Clone()
    {
        return MemberwiseClone();
    }
​
    public string classname { get; set; }
​
    public void ShowName()
    {
        Console.WriteLine(classname);
    }
}

    具体的逻辑就是让原型类实现ICloneable接口，实现接口的Clone()方法，方法中调用MemberwiseClone()返回一个基于该原型对象浅拷贝的对象。

    在主方法中调用，我们查看一下运行结果：

prototypeClass p = new prototypeClass("小明");
prototypeClass p_clone = (prototypeClass)p.Clone();
p.ShowName();
p_clone.ShowName();
Console.WriteLine(p == p_clone);

    下面我再添加一个类，并在prototypeClass类中添加这个类作为属性：

    在主方法中比较一下克隆对象的s属性是否与原型对象的s属性相等：

   运行结果如下：

    结果为true,这就证明了此为浅拷贝。

    若要实现深拷贝，需做点改动：

static prototypeClassS ps=new prototypeClassS("小艾");
public object Clone()
{
    prototypeClass p=(prototypeClass) MemberwiseClone();
    p.s=(prototypeClassS)ps.Clone();//手动调用属性的克隆方法实现深度拷贝
    return p;
}

     加入一个静态原型属性，每次克隆该原型对象时都去手动将引用对象克隆出来并赋值，如果被拷贝的属性自己也有引用类型的属性，为了实现深拷贝，也得做对应的修改，这样就形成了一个拷贝链，层层深入，从而完成深度拷贝（其实这挺繁琐的）。

    

    下面我通过代码来演示一下new实例和克隆的性能差距：

Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
for (int i = 0; i < 100000; i++)
{
    prototypeClass clone = (prototypeClass)p.Clone();
}
​
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine("克隆时间：" + stopwatch.Elapsed);
​
stopwatch.Start();
for (int i = 0; i < 100000; i++)
{
    prototypeClass clone = new prototypeClass("小明",new prototypeClassS("新二"));
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine("new 实例：" + stopwatch.Elapsed);

    在主方法中编写上述代码，下面看一下运行结果：

    差距不言而喻。

    当然，原型模式也有缺点：

• 我们需要为每一个类都配置一个 clone 方法，clone 方法位于类的内部，当对已有类进行改造的时候，需要修改代码，违背了开闭原则。

• 当实现深克隆时，需要编写较为复杂的代码，而且当对象之间存在多重嵌套引用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现起来会比较麻烦。

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