Prototype 原型模式

Prototype原型模式是一种创建型设计模式，它主要面对的问题是：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，但是他们却拥有比较稳定一致的接口

Prototype原型模式是一种创建型设计模式，它主要面对的问题是：“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，但是他们却拥有比较稳定一致的接口。感觉好像和前几篇所说的设计模式有点分不清，下面我们先来回顾一下以前的几种设计模式，予以区分，再来说说原型模式。

Singleton单件模式解决的问题是：实体对象个数问题（这个现在还不太容易混）
AbstractFactory抽象工厂模式解决的问题是：“一系列互相依赖的对象”的创建工作
Builder生成器模式解决的问题是：“一些复杂对象”的创建工作，子对象变化较频繁，对算法相对稳定
FactoryMethor工厂方法模式解决的问题是：某个对象的创建工作
再回来看看今天的Prototype原型模式，它是用来解决“某些结构复杂的对象”的创建工作。现在看看，好象还是差不多。这个问题先放在这，我们先往下看Prototype原型模式。
《设计模式》中说道：使用原型实例指定创建对象的种类，然后通过拷贝这些原型来创建新的对象。
此时注意：原型模式是通过拷贝自身来创建新的对象，这一点和其他创建型模式不相同。好，我们再来看看原型模式的结构

这个结构说明原型模式的客户端程序（ClientApp）是依赖于抽象（Prototype），而对象的具体实现也是依赖于抽象（Prototype）。符合设计模式原则中的依赖倒置原则——抽象不应依赖于具体实现，具体实现应依赖于抽象。
我们现在回来看看原型模式的实现，我定义了一个场景，一个人开这一辆车在一条公路上。现在这件事是确定的，但不确定的有几点：1、人：姓名，性别，年龄；2车：什么牌子的；3公路：公路名字，长度，类型（柏油还是土路）。现在我们一个个实现。
先来实现人，定义一个抽象类，AbstractDriver，具体实现男性（Man）和女性（Women）
public abstract class AbstractDriver
{
public AbstractDriver()
{
//
// TODO: 在此处添加构造函数逻辑
//
}

public string name;
public string sex;
public int age;

public abstract string drive();

public abstract AbstractDriver Clone();
}

public class Man:AbstractDriver
{
public Man(string strName,int intAge)
{
sex = "Male";
name = strName;
age = intAge;
}

public override string drive()
{
return name + " is drive";
}

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

public class Women:AbstractDriver
{
public Women(string strName,int intAge)
{
sex = "Female";
name = strName;
age = intAge;
}

public override string drive()
{
return name + " is drive";
}

public override AbstractDriver Clone()
{
return (AbstractDriver)this.MemberwiseClone();
}
}
注意：抽象代码中有一个Clone的方法，个人认为这个方法是原型模式的一个基础，因为前面讲了原型模式是通过拷贝自身来创建新的对象。
下面我们再来实现公路和汽车
公路：
public abstract class AbstractRoad
{
public AbstractRoad()
{
//
// TODO: 在此处添加构造函数逻辑
//
}

public string Type;
public string RoadName;
public int RoadLong;

public abstract AbstractRoad Clone();
}

public class Bituminous:AbstractRoad //柏油路
{
public Bituminous(string strName,int intLong)
{
RoadName = strName;
RoadLong = intLong;
Type = "Bituminous";
}

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

public class Cement:AbstractRoad //水泥路
{
public Cement(string strName,int intLong)
{
RoadName = strName;
RoadLong = intLong;
Type = "Cement";
}

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

汽车：
public abstract class AbstractCar
{
public AbstractCar()
{
//
// TODO: 在此处添加构造函数逻辑
//
}

public string OilBox;
public string Wheel;
public string Body;

public abstract string Run();
public abstract string Stop();

public abstract AbstractCar Clone();
}

public class BMWCar:AbstractCar
{
public BMWCar()
{
OilBox = "BMW's OilBox";
Wheel = "BMW's Wheel";
Body = "BMW's body";
}

public override string Run()
{
return "BMW is running";
}

public override string Stop()
{
return "BMW is stoped";
}

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

public class BORACar:AbstractCar
{
public BORACar()
{
OilBox = "BORA's OilBox";
Wheel = "BORA's Wheel";
Body = "BORA's Body";
}

public override string Run()
{
return "BORA is running";
}

public override string Stop()
{
return "BORA is stoped";
}

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

public class VolvoCar:AbstractCar
{
public VolvoCar()
{
OilBox = "Volvo's OilBox";
Wheel = "Volvo's Wheel";
Body = "Volvo's Body";
}

public override string Run()
{
return "Volvo is running";
}

public override string Stop()
{
return "Volvo is stoped";
}

public override AbstractCar Clone()
{
return (AbstractCar)this.MemberwiseClone();
}
}
然后我们再来看看场景，我们定义一个Manage类，在这个场景中有一个人，一辆车和一条公路，代码实现如下：
class Manage
{
public AbstractCar Car;
public AbstractDriver Driver;
public AbstractRoad Road;

public void Run(AbstractCar car,AbstractDriver driver,AbstractRoad road)
{
Car = car.Clone();
Driver = driver.Clone();
Road = road.Clone();
}
}
可以看到，在这个代码中，场景只是依赖于那几个抽象的类来实现的。最后我们再来实现一下客户代码，比如我现在要一辆Volvo车，一个叫“Anli”的女司机，在一条叫“Road1”、长1000的柏油路上。
static void Main(string[] args)
{
Manage game = new Manage();
game.Run(new VolvoCar(),new Women("Anli",18),new Bituminous("Road1",1000));
Console.Write("CarRun:" + game.Car.Run() + "/n");
Console.Write("DriverName:" + game.Driver.name + "/n");
Console.Write("DriverSex:" + game.Driver.sex + "/n");
Console.Write("RoadName:" + game.Road.RoadName + "/n");
Console.Write("RoadType:" + game.Road.Type + "/n");
Console.Write("CarStop:" + game.Car.Stop() + "/n");
Console.Read();
}
运行的结果是：
CarRun:Volvo is running
DriverName:Anli
DriverSex:Female
RoadName:Road1
RoadType:Bituminous
CarStop:Volvo is stoped

如果我现在想换成BORA车，让我（kid-li）开，在一个水泥马路上，我们只要更改Main函数中Run的实参。
game.Run(new BORACar(),new Man("kid-li",24),new Cement("Road1",1000));
运行结果是：
CarRun:BORA is running
DriverName:kid-li
DriverSex:Male
RoadName:Road1
RoadType:Cement
CarStop:BORA is stoped
这样，经过简单的更改，可以实现实现细节的变化。
现在我们再来看看原型模式的几个要点：
1、Prototype模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型（易变类）之间的耦合关系，它同样要求这些“易变类”拥有“稳定的接口”。
2、Prototype模式对于“如何创建易变类的实体对象”采用“原型克隆”的方法来实现，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（即原型），然后在任何需要的地方不断地Clone。
3、Prototype模式中的Clone方法可以利用Object类的MemberwiseClone（）或者序列化来实现深拷贝。
这里面我们再来说说浅拷贝和深拷贝。我想对于Prototype模式是很重要的。我觉得浅拷贝和深拷贝的关键区别是对于引用对象的拷贝。例如我们有一个类Class1，
public class Class1
{
int a;
int[] b;
}
我们用浅拷贝实现了两个对象c1和c2，对于c1.a和c2.a，他们所有的内存空间是不一样的，但是c1.b和c2.b，由于它们是引用类型，在浅拷贝时只是拷贝了一个地址给b成员，实际上c1.b和c2.b指向同一块内存。
但如果我们用深拷贝，c1.b和c2.b指向的是不同的内存地址。那又如何实现深拷贝呢？我们可以利用序列化和反序列化来实现。