Head First设计模式之原型模式

一、定义

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。

原型模式是一种比较简单的模式，也非常容易理解，实现一个接口，重写一个方法即完成了原型模式。在实际应用中，原型模式很少单独出现。经常与其他模式混用，他的原型类Prototype也常用抽象类来替代。

二、结构图

 

原型模式主要用于对象的复制，它的核心是就是类图中的原型类Prototype。Prototype类需要具备以下两个条件：

• 实现Cloneable接口。在java语言有一个Cloneable接口，它的作用只有一个，就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中，只有实现了这个接口的类才可以被拷贝，否则在运行时会抛出CloneNotSupportedException异常。
• 重写Object类中的clone方法。Java中，所有类的父类都是Object类，Object类中有一个clone方法，作用是返回对象的一个拷贝，但是其作用域protected类型的，一般的类无法调用，因此，Prototype类需要将clone方法的作用域修改为public类型。

三、实现

namespace DesignPatterns.Prototype
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            List<string> executors = new List<string>();
            executors.Add("张三");
            executors.Add("李四");

            Plan plan = new Plan();
            plan.SetName("重构前端登录界面");
            plan.SetLevel(1);
            plan.SetStartdate(DateTime.Parse("2017-08-07"));
            plan.SetEnddate(DateTime.Parse("2017-08-09"));
            plan.SetExecutors(executors);

            Plan plan2 = plan.Clone();
            plan2.SetName("后端接口改造");
            plan2.SetLevel(2);
            plan2.SetStartdate(DateTime.Parse("2017-08-10"));
            plan2.SetEnddate(DateTime.Parse("2017-08-12"));

            Console.WriteLine("地址是否一样？" + (plan == plan2));
            Console.WriteLine("plan.getName() == plan2.getName() " + (plan.GetName() == plan2.GetName()));
            Console.WriteLine("plan.getLevel() == plan2.getLevel() " + (plan.GetLevel() == plan2.GetLevel()));
            Console.WriteLine("plan.getStartdate() == plan2.getStartdate() " + (plan.GetStartdate() == plan2.GetStartdate()));
            Console.WriteLine("plan.getEnddate() == plan2.getEnddate() " + (plan.GetEnddate() == plan2.GetEnddate()));
            Console.WriteLine("plan.getExecutors() == plan2.getExecutors() " + (plan.GetExecutors() == plan2.GetExecutors()));
            Console.WriteLine("plan:" + plan.toString());
            Console.WriteLine("plan2:" + plan2.toString());

            //plan任务比较重，在给plan添加一个人
            executors.Add("王五");
            plan.SetExecutors(executors);

            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("地址是否一样？" + (plan == plan2));
            Console.WriteLine("plan.getName() == plan2.getName() " + (plan.GetName() == plan2.GetName()));
            Console.WriteLine("plan.getLevel() == plan2.getLevel() " + (plan.GetLevel() == plan2.GetLevel()));
            Console.WriteLine("plan.getStartdate() == plan2.getStartdate() " + (plan.GetStartdate() == plan2.GetStartdate()));
            Console.WriteLine("plan.getEnddate() == plan2.getEnddate() " + (plan.GetEnddate() == plan2.GetEnddate()));
            Console.WriteLine("plan.getExecutors() == plan2.getExecutors() " + (plan.GetExecutors() == plan2.GetExecutors()));
            Console.WriteLine("plan:" + plan.toString());
            Console.WriteLine("plan2:" + plan2.toString());
        }
    }

    /**
 * 计划
 * 【浅拷贝】
 */
    public class Plan
    {
        //计划名称
        private string _name;
        //任务级别
        private int _level;
        //开始时间
        private DateTime _startdate;
        //截止时间
        private DateTime _enddate;
        //执行人员
        private List<string> _executors = new List<string>();

        public Plan Clone()
        {
            return this;
        }

        public string GetName()
        {
            return _name;
        }

        public void SetName(string name)
        {
            this._name = name;
        }

        public DateTime GetStartdate()
        {
            return _startdate;
        }

        public void SetStartdate(DateTime startdate)
        {
            this._startdate = startdate;
        }

        public DateTime GetEnddate()
        {
            return _enddate;
        }

        public void SetEnddate(DateTime enddate)
        {
            this._enddate = enddate;
        }

        public List<string> GetExecutors()
        {
            return _executors;
        }

        public void SetExecutors(List<string> executors)
        {
            this._executors = executors;
        }

        public int GetLevel()
        {
            return _level;
        }

        public void SetLevel(int level)
        {
            this._level = level;
        }

        public string toString()
        {
            return "[name=" + _name + ", level=" + _level + ", startdate=" + _startdate + ", enddate=" + _enddate
                   + ", executors=" + _executors + "]";
        }
    }
}

四、适用场景

1、资源优化场景。

2、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。

3、性能和安全要求的场景。

4、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。

5、一个对象多个修改者的场景。

6、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。

7、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。

注意事项：与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是，原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的。浅拷贝实现 Cloneable，重写，深拷贝是通过实现 Serializable 读取二进制流。

五、优缺点

优点：

　　1、对客户端隐藏具体的实现类型：原型模式的客户端，只知道原型接口的类型，并不知道具体的实现类型，从而减少了客户端对这些具体实现类型的依赖。

　　2、在运行时动态改变具体的实现类型：原型模式可以在运行期间，由客户来注册符合原型接口的实现类型，也可以动态的改变具体的实现类型，看起来接口没有任何变化，但其实运行的已经是另外一个类实例了。因为克隆一个原型就类似于实例化一个类。

缺点：

　　深度克隆方法实现会比较困难：原型模式最大的缺点就在于每个原型的子类都必须实现clone的操作，尤其在包含引用类型的对象时，clone方法会比较麻烦，必须要能够递归的让所有的相关对象都要正确的实现克隆。

参考：

http://www.cnblogs.com/JsonShare/p/7300124.html

http://www.runoob.com/design-pattern/prototype-pattern.html

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