设计模式学习笔记九：原型模式（Prototype Pattern）

1．概述

意图：我们将已经存在的对象作为原型，用户可以通过复制这些原型创建新的对象。

使用场合：当一个系统应该独立于产品的创建、构造和表示时，可以使用原型模式。在原型模式中，产品的创建和初始化再类的Clone方法中完成。在使用是，我们可以用一些列原型对象来代替生成相应对象的工厂对象，并且可以使拷贝、粘贴等操作独立于需要复制的对象。

结构：

原型模式（Prototype）：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。原型模式说白了就是从一个对象再创建另外一个可定制的对象，而且不需要直到任何创建的细节。

public abstract class Prototype

具体原型类：

public class ConcretePrototype1 : Prototype

public class ConcretePrototype2 : Prototype

客户端：

ConcretePrototype1 p1 = new ConcretePrototype1("I");

ConcretePrototype1 c1 = (ConcretePrototype1)p1.Clone();

Console.WriteLine("Cloned: {0}", c1.Id);

ConcretePrototype2 p2 = new ConcretePrototype2("II");

ConcretePrototype2 c2 = (ConcretePrototype2)p2.Clone();

Console.WriteLine("Cloned: {0}", c2.Id);

[b] 2． 实例

对于.NET而言，原型模式抽象类Prototype是用不着的，在.NET中System命名空间中提供了ICloneable接口，其中就是唯一的一个方法Clone(),这样我们只需要实现这个接口就可以完成原型模式了。

下面看大话设计模式中的简历的原型实现：

代码结构图：


public class Resume : ICloneable

客户端调用：

static void Main(string[] args)

结果显示：

大鸟 男 29

工作经历 1998-2000 XX公司

大鸟 29

工作经历 1998-2006 YY公司

大鸟 男 24

工作经历 1998-2000 XX公司

一般在初始化的信息不发生变化的情况下，克隆是最好的方法。这既隐藏了对象的创建细节，又对性能是大大的提高。

下面我们来看深克隆和浅克隆:

在上面的简历类中，数据都是string型的，而string是一种拥有值类型特点的特殊引用类型，MemberwiseClone()方法对于值类型的字段执行逐位复制，对于引用类型，则只复制引用的对象，因此，原对象及其副本引用同一个对象。我们看下面的引用类型的简历克隆的代码实现：

代码结构图：

//工作经历

public class WorkExperience

简历类：

//简历

public class Resume : ICloneable

客户端：

static void Main(string[] args)

下面我们看运行结果：

大鸟 男 29

工作经历 1998-2003 ZZ企业

大鸟 29

工作经历 1998-2003 ZZ企业

大鸟 男 24

工作经历 1998-2003 ZZ企业

由于MemberwiseClone()方法是浅表复制（克隆），对于值类型克隆没有问题，对于引用类型对象，只复制了引用，对引用的对象还是指向了原来的对象，所以就会出现我给a、b、c三个引用设置‘工作经历’，但却同时看到三个引用都是最后一次设置，因为三个引用都指向了同一个对象。

“浅复制”，被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用都仍然指向原来的对象。

“深复制”，深复制把引用对象的变量指向复制过的对象，而不是原有的被引用的对象。

下面来看深复制的实现：

代码结构图：

//工作经历

public class WorkExperience : ICloneable

简历类：

//简历

public class Resume : ICloneable

客户端代码与上面相同，执行结果：

大鸟 男 29

工作经历 1998-2000 XX公司

大鸟 29

工作经历 1998-2006 YY企业

大鸟 男 24

工作经历 1998-2003 ZZ企业

3． 总结

优缺点：

使用原型模式有以下优点：

（1）。在运行时增加或删除产品，只要通过客户端注册原型实例即可将新产品类型增加到系统中，例如组态软件中工具箱中的每个工具可以对应一个注册的原型对象，可以通过增加原型对象扩展工具箱。

（2）。很容易的创建复杂的对象：在图像编辑和组态等软件中，经常需要创建复杂的图元，这些图元是由简单的图元组成的，采用原型模式可以很容易的将复杂图元作为一般图元来使用，是软件的工具箱具有扩展功能。

（3）。减少工厂的层次：由于在.NET中可以使用反射工厂，因此这个优势并不明显。

使用原型模式的缺点：是在有些情况下克隆功能不容易实现，特别是在遇到对象的循环引用时。

在.NET中的很多类支持原型模式，例如我们希望获得一个与现有数据集（DataSet）结构相同的数据集，既可以采用克隆的方法。注意，DataSet有Clone()和Copy()两个方法，Clone()方法用来复制DataSet的结构，但不复制DataSet的数据，实现了原型模式的浅复制，Copy()方法，不但复制结构，也复制数据，实现了原型模式的深复制。