设计模式学习笔记九：原型模式（Prototype Pattern）
2017-08-11 12:25
375 查看
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。
原型模式基本代码：
原型类：
public abstract class Prototype
{
private string id;
// Constructor
public Prototype(string id)
{
this.id = id;
}
// Property
public string Id
{
get { return id; }
}
public abstract Prototype Clone();
}
具体原型类：
public class ConcretePrototype1 : Prototype
{
// Constructor
public ConcretePrototype1(string id)
: base(id)
{
}
public override Prototype Clone()
{
// Shallow copy
return (Prototype)this.MemberwiseClone();
}
}
public class ConcretePrototype2 : Prototype
{
// Constructor
public ConcretePrototype2(string id)
: base(id)
{
}
public override Prototype Clone()
{
// Shallow copy
return (Prototype)this.MemberwiseClone();
}
}
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);
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：
简历类：
public class Resume : ICloneable
{
private string name;
private string sex;
private string age;
private string timeArea;
private string company;
public Resume(string name)
{
this.name = name;
}
//设置个人信息
public void SetPersonalInfo(string sex, string age)
{
this.sex = sex;
this.age = age;
}
//设置工作经历
public void SetWorkExperience(string timeArea, string company)
{
this.timeArea = timeArea;
this.company = company;
}
//显示
public void Display()
{
Console.WriteLine("{0} {1} {2}", name, sex, age);
Console.WriteLine("工作经历：{0} {1}", timeArea, company);
}
public Object Clone()
{
return (Object)this.MemberwiseClone();
}
}
客户端调用：
static void Main(string[] args)
{
Resume a = new Resume("大鸟");
a.SetPersonalInfo("男", "29");
a.SetWorkExperience("1998-2000", "XX公司");
Resume b = (Resume)a.Clone();
b.SetWorkExperience("1998-2006", "YY企业");
Resume c = (Resume)a.Clone();
c.SetPersonalInfo("男", "24");
a.Display();
b.Display();
c.Display();
Console.Read();
}
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：
详细代码：
工作经历类：
//工作经历
public class WorkExperience
{
private string workDate;
public string WorkDate
{
get { return workDate; }
set { workDate = value; }
}
private string company;
public string Company
{
get { return company; }
set { company = value; }
}
}
简历类：
//简历
public class Resume : ICloneable
{
private string name;
private string sex;
private string age;
private WorkExperience work;
public Resume(string name)
{
this.name = name;
work = new WorkExperience();
}
//设置个人信息
public void SetPersonalInfo(string sex, string age)
{
this.sex = sex;
this.age = age;
}
//设置工作经历
public void SetWorkExperience(string workDate, string company)
{
work.WorkDate = workDate;
work.Company = company;
}
//显示
public void Display()
{
Console.WriteLine("{0} {1} {2}", name, sex, age);
Console.WriteLine("工作经历：{0} {1}", work.WorkDate, work.Company);
}
public Object Clone()
{
return (Object)this.MemberwiseClone();
}
}
客户端：
static void Main(string[] args)
{
Resume a = new Resume("大鸟");
a.SetPersonalInfo("男", "29");
a.SetWorkExperience("1998-2000", "XX公司");
Resume b = (Resume)a.Clone();
b.SetWorkExperience("1998-2006", "YY企业");
Resume c = (Resume)a.Clone();
c.SetPersonalInfo("男", "24");
c.SetWorkExperience("1998-2003", "ZZ企业");
a.Display();
b.Display();
c.Display();
Console.Read();
}
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：
实现代码：
工作经验类：
//工作经历
public class WorkExperience : ICloneable
{
private string workDate;
public string WorkDate
{
get { return workDate; }
set { workDate = value; }
}
private string company;
public string Company
{
get { return company; }
set { company = value; }
}
public Object Clone()
{
return (Object)this.MemberwiseClone();
}
}
简历类：
//简历
public class Resume : ICloneable
{
private string name;
private string sex;
private string age;
private WorkExperience work;
public Resume(string name)
{
this.name = name;
work = new WorkExperience();
}
private Resume(WorkExperience work)
{
this.work = (WorkExperience)work.Clone();
}
//设置个人信息
public void SetPersonalInfo(string sex, string age)
{
this.sex = sex;
this.age = age;
}
//设置工作经历
public void SetWorkExperience(string workDate, string company)
{
work.WorkDate = workDate;
work.Company = company;
}
//显示
public void Display()
{
Console.WriteLine("{0} {1} {2}", name, sex, age);
Console.WriteLine("工作经历：{0} {1}", work.WorkDate, work.Company);
}
public Object Clone()
{
Resume obj = new Resume(this.work);
obj.name = this.name;
obj.sex = this.sex;
obj.age = this.age;
return obj;
}
}
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。
内容来自用户分享和网络整理，不保证内容的准确性，如有侵权内容，可联系管理员处理 
相关文章推荐
- 设计模式学习笔记——原型模式
- 设计模式学习笔记——原型模式
- 设计模式学习笔记（六）——Prototype原型模式
- 设计模式学习笔记（六）——Prototype原型模式
- 学习笔记——JAVA设计模式<4>原型模式
- java设计模式学习笔记--原型模式(浅克隆和深克隆)
- java/android 设计模式学习笔记（11）---原型模式
- 步步为营 .NET 设计模式学习笔记 五、Prototype(原型模式)
- 设计模式学习笔记--原型模式
- 【HeadFirst 设计模式学习笔记】18 原型（Prototype）模式拾零
- 设计模式学习笔记-原型模式
- java 设计模式学习笔记（8） - 原型模式
- 设计模式学习笔记--工厂(Factory)、建造(Builder)和原型(Prototype)
- 步步为营 .NET 设计模式学习笔记 五、Prototype(原型模式)
- 设计模式学习笔记---原型模式prototype（Java版）
- 设计模式学习笔记之原型模式
- 设计模式学习笔记——原型模式
- 设计模式 学习笔记（4）工厂方法模式、原型模式、模板方法模式
- 设计模式学习笔记九：原型模式（Prototype Pattern）
- 六、原型模式——设计模式学习笔记