設計模式-創建型-原型模式

引言：

　　原型模式是什么？它是在什么場景下被提出的呢？本章節，我們將詳細了解下原型模式，

　　在軟體系統中，當創建一個類的實體程序過于昂貴或復雜，并且我們需要創建多個這樣類的實體時，如果我們通過new來創建類實體，這就會增加創建類的復雜度和創建程序與客戶代碼復雜的耦合度，如果采用工廠模式來創建這樣的實體物件的話，隨著產品類的不斷增加，導致子類的數量不斷增多，也導致了相應工廠類的增加，維護的代碼維度增加了，因為有產品和工廠兩個維度了，反而增加了系統復雜程度，所以在這里使用工廠模式來封裝類創建程序并不合適，由于每個類實體都是相同的（型別相同），但是每個實體的狀態引數會有不同，如果狀態數值也相同就沒意義了，有一個這樣的物件就可以了，當我們需要多個相同的類實體時，可以通過對原來物件拷貝一份來完成創建，這個思路正是原型模式的實作方式，

定義：

　　原型模式就是通過給出一個原型物件來指明所要創建的物件型別，然后用復制這個物件的方法來創建更多的同型別物件， 

原型模式的兩種型別： 

　　object類的clone方法只會拷貝物件中基本的資料型別，對于陣列、容器物件、參考物件等都不會拷貝，這就是淺拷貝，如果要實作深拷貝，必須將原型模式中的陣列、容器物件、參考物件等另行拷貝， 

 1 internal class Program 2 { 3     private static void Main(string[] args) 4     { 5         SunWukong sunwukong = new SunWukong() 6         { 7             Id = 1, 8             Name = "孫悟空", 9             Weapon = new Weapon()10             {11                 Name = "如意金箍棒"12             }13         };14         SunWukong xingzhesun = (SunWukong)sunwukong.Clone();15         Console.WriteLine($"{sunwukong.Id}-{sunwukong.Name}-{sunwukong.Weapon.Name}");16         Console.WriteLine($"{xingzhesun.Id}-{xingzhesun.Name}-{xingzhesun.Weapon.Name}");17         Console.WriteLine("===============================");18 19         // 驗證克隆后屬性之間是否共享20         xingzhesun.Id = 2;21         xingzhesun.Name = "行者孫";22         xingzhesun.Weapon.Name = "釘耙";23         Console.WriteLine($"{xingzhesun.Id}-{xingzhesun.Name}-{xingzhesun.Weapon.Name}");24         Console.WriteLine($"{sunwukong.Id}-{sunwukong.Name}-{sunwukong.Weapon.Name}");25         // 從結果可以看出，對于基本型別屬性，克隆之后不共享，而對于物件來說是共享的，這就是淺拷貝26         Console.WriteLine("===============================");27         Console.WriteLine($"孫悟空的武器{sunwukong.Weapon.GetHashCode()}，行者孫的武器{sunwukong.Weapon.GetHashCode()}");28         // 列印hashcode值可以看出，克隆后的實體與原型的Weapon指向同一個地址29     }30 }31 32 internal class SunWukong : ICloneable33 {34     public int Id { get; set; }35     public string Name { get; set; }36     public Weapon Weapon { get; set; }37 38     public object Clone()39     {40         return this.MemberwiseClone();41     }42 }43 44 internal class Weapon45 {46     public string Name { get; set; }47 }

　　.net中提供了原型，即System命名空間下的介面ICloneable，只要實作該介面的Clone方法就可以之間原型拷貝，上述代碼中遺留了一個問題，如何實作深拷貝問題， 

 1 internal class Program 2 { 3     private static void Main(string[] args) 4     { 5         SunWukong sunwukong = new SunWukong() 6         { 7             Id = 1, 8             Name = "孫悟空", 9             Weapon = new Weapon()10             {11                 Name = "如意金箍棒"12             }13         };14         SunWukong xingzhesun = (SunWukong)sunwukong.Clone();15         // 參考型別再進行拷貝16         xingzhesun.Weapon = (Weapon)xingzhesun.Weapon.Clone();17         Console.WriteLine($"{sunwukong.Id}-{sunwukong.Name}-{sunwukong.Weapon.Name}");18         Console.WriteLine($"{xingzhesun.Id}-{xingzhesun.Name}-{xingzhesun.Weapon.Name}");19         Console.WriteLine("===============================");20         xingzhesun.Id = 2;21         xingzhesun.Name = "行者孫";22         xingzhesun.Weapon.Name = "釘耙";23         Console.WriteLine($"{xingzhesun.Id}-{xingzhesun.Name}-{xingzhesun.Weapon.Name}");24         Console.WriteLine($"{sunwukong.Id}-{sunwukong.Name}-{sunwukong.Weapon.Name}");25         Console.WriteLine("===============================");26         Console.WriteLine($"孫悟空的武器{sunwukong.Weapon.GetHashCode()}，行者孫的武器{xingzhesun.Weapon.GetHashCode()}");27     }28 }29 30 internal class SunWukong : ICloneable31 {32     public int Id { get; set; }33     public string Name { get; set; }34     public Weapon Weapon { get; set; }35 36     public object Clone()37     {38         return this.MemberwiseClone();39     }40 }41 42 internal class Weapon : ICloneable43 {44     public string Name { get; set; }45 46     public object Clone()47     {48         return this.MemberwiseClone();49     }50 }

深拷貝：

　　1、復制物件的基本資料型別的成員變數值，

　　2、為所有參考型別的成員變數申請存盤空間，并復制每個參考資料型別成員變數所參考的物件，直到該物件可達的所有物件，也就是說，物件進行深拷貝要對整個物件進行拷貝，

　　3、深拷貝實作方式1：重寫clone方法，

　　4、深拷貝實作方式2：通過物件序列化， 

 1 //物件深拷貝 2  public static T Copy<T>(T oldObject) where T : class,new() 3  { 4     T newOrder = new T(); 5     MemoryStream stream = new MemoryStream(); 6     BinaryFormatter bf = new BinaryFormatter(); 7     bf.Serialize(stream, oldObject); 8     stream.Position = 0; 9     newOrder = (bf.Deserialize(stream) as T);10     return newOrder;11 }

原型模式的注意事項和細節：

　　1、創建新的物件比較復雜時，可以利用原型模式簡化物件的創建程序，同時也能夠提高效率，

　　2、不用重新初始化物件，而是動態地獲取物件運行時的狀態，

　　3、如果原始物件發生變化（增加或減少屬性），其它克隆物件也會發生相應的變化，無需修改代碼，

　　4、在實作深克隆的時候可能需要比較復雜的代碼，　　　　

　　5、使用原型模式復制不會呼叫類的構造方法，因為物件的復制是通過呼叫clone方法完成的，它直接在記憶體種復制資料，因此不會呼叫到類的構造方法，不但構造方法中的代碼不會執行，甚至連訪問權限都對原型模式無效，單例模式中，我們通過私有化建構式來實作單例模式，但clone方法直接無視構造方法的權限，所以，單例模式與原型模式是沖突的，

原型模式的優點：

　　1、原型模式向客戶隱藏了創建新實體的復雜性，

　　2、原型模式允許動態增加或較少產品類，

　　3、原型模式簡化了實體的創建結構，工廠方法模式需要有一個與產品類等級結構相同的等級結構，而原型模式不需要這樣，

　　4、產品類不需要事先確定產品的等級結構，因為原型模式適用于任何的等級結構，

缺點：

　　1、需要為每一個類配備一個克隆方法，這對全新的類來說不是很難，但對已有的類進行改造時，需要修改原始碼，即違反了OCP原則，

參考：https://www.cnblogs.com/zhili/p/PrototypePattern.html

　　 https://yq.aliyun.com/articles/485574 

標籤：設計模式

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