创建型模式之原型模式

目录

• 定义与特点
• 结构与实现
  • 模式的结构
  • 模式的实现
• 应用场景
• 扩展：带原型管理器的原型模式

定义与特点

原型（Prototype）模式的定义如下：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。
例如，Windows 操作系统的安装通常较耗时，如果复制就快了很多。在生活中复制的例子非常多，这里不一一列举了。

结构与实现

由于 C# 提供了 ICloneable 接口，用 C# 实现原型模式很简单。

模式的结构

原型模式包含以下主要角色:

• 原型（Prototype）：声明一个克隆自身的接口，该角色一般有抽象类(Prototype)、接口(ICloneable)两种实现方式（GOF使用的是抽象类，在C#中个人推荐使用接口）。
• 具体原型类（ConcretePrototype）：实现原型(抽象类或接口)的 Clone() 方法，它是可被复制的对象。
• 访问类（Client）：使用具体原型类中的 Clone() 方法来复制新的对象。

使用接口作为Prototype时，其结构图如图所示（后面全部是接口方式的原型模式实现）:

使用抽象类作为Prototype时，其结构图如图所示（来自GOF）:

模式的实现

C# 中已经定义了 ICloneable 接口，具体原型类只要实现 ICloneable 接口就可实现对象的克隆（Object有 MemberwiseClone() 方法默认浅克隆），克隆是浅克隆还是深克隆取决于具体原型类 Clone() 的实现。其代码如下：

//原型接口：该接口不需要自己定义，C#中已经定义好了
public interface ICloneable
{    
    Object Clone();
}

//抽象原型类
public abstract class Prototype
{
    public abstract Object Clone();
}

//具体原型类（接口方式）
public class ConcretePrototype : /*Prototype,*/ICloneable
{
    private int id;
    public int Id
    {
        get { return id; }
    }
    public ConcretePrototype(int id) 
    {
        this.id = id;
    }
    public Object Clone() 
    {
        return new ConcretePrototype(id);
    }

    //使用抽象原型类
    //public override Object Clone()
    //{
    //    //Object的默认克隆方式（浅克隆）
    //    return (Prototype)this.MemberwiseClone();
    //}
}

//访问类，这里直接用的控制台的Program类
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ConcretePrototype cp1 = new ConcretePrototype(1);
        ConcretePrototype cp2 = (ConcretePrototype)cp1.Clone();
        Console.WriteLine("cp1的Id为：{0}",cp1.Id);
        Console.WriteLine("cp2的Id为：{0}", cp2.Id);
        Console.ReadKey();
    }
}

运行结果：

cp1的Id为：1
cp2的Id为：1

应用场景

原型模式通常适用于以下场景：

• 对象之间相同或相似，即只是个别的几个属性不同的时候。
• 对象的创建过程比较麻烦，但复制比较简单的时候。

扩展：带原型管理器的原型模式

原型模式可扩展为带原型管理器的原型模式，它在原型模式的基础上增加了一个原型管理器 PrototypeManager 类。该类用 Dictionary（或HashMap） 保存多个复制的原型，Client 类可以通过管理器的 Get(String id) 方法从中获取复制的原型。其结构如图所示：