分类

创建型模式

定义

原型模式(Prototype Pattern) 是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆，当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。

意图

原型模式是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。

应用场景

• 资源优化场景。
• 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。
• 性能和安全要求的场景。
• 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。
• 一个对象多个修改者的场景。
• 一个对象需要提供给其它对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型拷贝多个对象供调用者使用。
• 在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般和工厂方法模式一起出现，通过clone方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。

角色与结构图

• Prototype：抽象原型角色 定义了一个克隆产品的接口。
• ConcretePrototype：具体原型角色 实现克隆接口，生成原型对象。
• Cilent： 客户程序角色 使用原型对象克隆新对象。

下图解释了原型模式中各角色的作用

<<------------------------原型模式结构图--------------------------->>

示例代码

//抽象原型类
abstract class Prototype{
  private string id;

  public Prototype(string id) {
    this.id = id;
  }

  public string Id{
    get { return this.id; }
  }

  public abstract Prototype Clone();
}

//具体原型类
class ConcretePrototype1 : Prototype{
 public ConcretePrototype1(string id) : base(id){}

 public override Prototype Clone() {
  return (Prototype)this.MemberwiseClone();
 }

//客户端代码
class Client{
  static void Main(string[] args){
    ConcretePrototype1 p1 = new ConcretePrototype1("I");
    ConcretePrototype1 c1 = (ConcretePrototype1)p1.Clone();
    Console.WriteLine("Cloned : {0}",c1.Id);
    Console.ReadLine();
  }
}

优点

• 性能提高。
• 逃避构造函数的约束。

缺点

• 配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。

小结

• 一般在初始化的信息不发生变化的情况下，克隆是最好的办法，这既隐藏的对象创建的细节，又对性能是大大的提高。
• 主要解决？在运行时期建立和删除原型。
• 何时使用？
  • 当一个系统应该独立于它的产品创建，构成和表示时。
  • 当要实例化的类是在运行时刻指定时。
  • 为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时。
  • 当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。
• 如何解决？用用已有的一个原型对象，快速地生成和原型对象一样的实例。
• 关键代码？
  • 实现克隆操作。
  • 原型模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型之间的耦合关系，它同样要求这些‘易变类’拥有稳定的接口。
• 注意：与通过对一个类进行实例化构建新对象不同的是，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，深拷贝则是通过实现 Serializable 读取二进制流。

大结

依赖关系的倒置：抽象不应该依赖于实现细节，实现细节应该依赖于抽象。抽象变化的慢，抽象比较稳定，具体细节变化的快。这是设计模式的精髓。 动机：在软件系统中，经常面临着某些结构复杂的对象的创建工作，由于需求的变化，这些对象经常面临着剧烈的变化，但是它们却拥有比较稳定一致的接口。 如何应对这种变化？如何向客户程序(使用这些对象的程序)隔离出这些易变对象，从而使得依赖这些易变对象的客户程序不随着需求的改变而改变。 意图：使用原型实例制定创建对象的种类，然后通过拷贝这些原型来创建新的对象。 要点：protype模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型之间的耦合关系，它同样要求这些易变类拥有稳定的接口。 Protype模式对于如何创建易变类的实体对象采用原型克隆的方法来做，它使得我们可以非常灵活地动态创建拥有某些稳定接口的新对象-所需工作仅仅是注册一个新类的对象(原型),然后在任何需要的地方不断地Clone。 Prototype模式中的Clone方法可以利用net中的Object类的MemberwiseClone()方法或者序列化来实现深度拷贝。

一句话概括

通过复制现有的实例来创建新的实例。