C#设计模式（6）——原型模式

1.原型模式介绍

　　在软件系统开发中，有时候会遇到这样的情况：我们需要用到多个相同实例，最简单直接的方法是通过多次调用new方法来创建相同的实例。如下：

Person person=new Person(){Name="jack",Age=20};
Person person2=new Person(){Name="jack",Age=20};
Person person3=new Person(){Name="jack",Age=20};

　　但是有一个问题，如果我用要使用的实例创建起来十分耗费资源，或者创建起来步骤比较繁琐，上边的代码缺点就暴露出来了：耗费资源，每次创建实例都要重复繁琐的创建过程。原始模式可以很好地解决这个问题，使用原型模式我们不需要每次都new一个新的实例，而是通过拷贝原有的对象来完成创建，这样我们就不需要在内存中创建多个对象，也不需要重复复杂的创建过程了。下边以克隆人为例解释原型模式的用法，代码非常简单。

人类原型类，提供了一个克隆抽象方法：

   /// <summary>
    /// 人类原型抽象类
    /// </summary>
    public abstract class PersonPrototype 
    {
        public abstract object clone();
    }

人类继承原型类，表示人类可以被克隆，每个人都有名字，年龄和住址：

   /// <summary>
    /// Person
    /// </summary>
    public class Person: PersonPrototype
    {
        public string Name { get; set; }
        public int Age { get; set; }
        public Address Address { get; set; }

        public override object clone()
        {
            //MemberwiseClone方法实现浅拷贝
            return this.MemberwiseClone();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 住址
    /// </summary>
    public class Address
    {
        public string Province { get; set; }
        public string City { get; set; }
    }

客户端代码：

        static void Main(string[] args)
        {
            //创建一个person实例
            Person person1 = new Person()
            {
                Name = "jack",
                Age = 20,
                Address = new Address{Province = "山东",City = "青岛"}
            };
            //一个克隆人，通过clone方法替代了new方法
            Person clonePerson = (Person)person1.clone();

            Console.WriteLine($"person1的name:{person1.Name},年龄:{person1.Age}," +
                              $"省份:{person1.Address.Province},城市:{person1.Address.City}");
            Console.WriteLine($"克隆人的name:{clonePerson.Name},年龄:{clonePerson.Age}," +
                              $"省份:{clonePerson.Address.Province},城市:{clonePerson.Address.City}");
            Console.ReadKey();
        }

运行结果如下：

我们可以看到，通过clone方法成功获取了一个相同的person实例。

这里需要注意一点：通过object.MemberWiseClone()获取一个对象的实例属于浅拷贝，对实例的简单类型属性进行全值拷贝（包含string类型），对复杂类型属性只拷贝了引用。客户端代码如下

       static void Main(string[] args)
        {
            //创建一个person实例
            Person person1 = new Person()
            {
                Name = "jack",
                Age = 20,
                Address = new Address{Province = "山东", City = "青岛"}
            };
            //一个克隆人
            Person clonePerson = (Person)person1.clone();
            clonePerson.Name = "tom";
            clonePerson.Age = 22;
            clonePerson.Address.Province = "浙江";
            clonePerson.Address.City = "杭州";


            Console.WriteLine($"person1的name:{person1.Name},年龄:{person1.Age}," +
                              $"省份:{person1.Address.Province},城市:{person1.Address.City}");
            Console.WriteLine($"克隆人的name:{clonePerson.Name},年龄:{clonePerson.Age}," +
                              $"省份:{clonePerson.Address.Province},城市:{clonePerson.Address.City}");
            Console.ReadKey();
        }
    }

运行结果：对于复杂类型Address，修改clonePerson的省份和城市，person1的Address也修改了。而修改clonePerson的名字，person1的名字没有变。

修改clonePerson的名字，person1的名字没有变，这一点是MemberwishClone方法和直接赋值的区别，我们修改客户端代码，将

       static void Main(string[] args)
        {
            //创建一个person实例
            Person person1 = new Person()
            {
                Name = "jack",
                Age = 20,
                Address = new Address{Province = "山东",City = "青岛"}
            };
            //这里使用直接赋值，而不是clone
            Person clonePerson = person1;
            clonePerson.Name = "tom";
            clonePerson.Age = 22;
            clonePerson.Address.Province = "浙江";
            clonePerson.Address.City = "杭州";


            Console.WriteLine($"person1的name:{person1.Name},年龄:{person1.Age}," +
                              $"省份:{person1.Address.Province},城市:{person1.Address.City}");
            Console.WriteLine($"克隆人的name:{clonePerson.Name},年龄:{clonePerson.Age}," +
                              $"省份:{clonePerson.Address.Province},城市:{clonePerson.Address.City}");
            Console.ReadKey();
        }

运行结果：直接赋值修改字符串类型的属性（name）原始实例也会修改

 2.小结

上边例子的类图

原型模式的优点：

　　1.隐藏了创建实例的繁琐过程，只需通过Clone方法就可以获取实例对象

　　2.使用浅拷贝替代new，减少资源消耗

原型模式的缺点：

　　1.需要添加一个Clone方法，C#中一般使用MemberwishClone方法来获取实例的浅拷贝副本。

补充：如果想实现深拷贝常用的有两种方法：①将原始实例序列化，然后反序列化赋值给副本对象；②浅拷贝+递归的方式，类似于遍历文件夹，对所有的复杂属性、复杂属性内部的复杂属性都进行浅拷贝。