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原型(Prototype)模式

【 网络作者:佚名 更新时间:2006-05-18 | 字体:
[导读]一、 原型(Prototype)模式 原型模式的用意是:通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象类型,然后用复制这个原型对象的办法创建出更多的同类型对象。 从孙大圣的手段谈起 孙悟空在与黄风怪的战斗中, 使一个身外...

一、 原型(Prototype)模式

原型模式的用意是:通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象类型,然后用复制这个原型对象的办法创建出更多的同类型对象。

从孙大圣的手段谈起

孙悟空在与黄风怪的战斗中,"使一个身外身的手段:把毫毛揪下一把,用口嚼得粉碎,望上一喷,叫声'变',变有百十个行者,都是一样得打扮,各执一根铁棒,把那怪围在空中。"换而言之,孙悟空可以根据自己的形象,复制出很多"身外身"来。

老孙这种身外身的手段在面向对象设计领域里叫原型(Prototype)模式。

C#对原型模式的支持

在C#里面,我们可以很容易的通过Clone()方法实现原型模式。任何类,只要想支持克隆,必须实现C#中的ICloneable接口。ICloneable接口中有一Clone方法,可以在类中复写实现自定义的克隆方法。克隆的实现方法有两种:浅拷贝(shallow copy)与深拷贝(deep copy)。

(以下摘自:《.NET框架程序设计(修订版)》,李建忠译)浅拷贝是指当对象的字段值被拷贝时,字段引用的对象不会被拷贝。例如,如果一个对象有一个指向字符串的字段,并且我们对该对象做了一个浅拷贝,那么两个对象将引用同一个字符串。而深拷贝是对对象实例中字段引用的对象也进行拷贝的一种方式,所以如果一个对象有一个指向字符串的字段,并且我们对该对象做了一个深拷贝的话,我们将创建一个新的对象和一个新的字符串--新对象将引用新字符串。需要注意的是执行深拷贝后,原来的对象和新创建的对象不会共享任何东西;改变一个对象对另外一个对象没有任何影响。


二、 Prototype模式的结构:

 

客户(Client)角色:客户类提出创建对象的请求。
抽象原型(Prototype)角色:这是一个抽象角色,通常由一个C#接口或抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的接口。在C#中,抽象原型角色通常实现了ICloneable接口。
具体原型(Concrete Prototype)角色:被复制的对象。此角色需要实现抽象原型角色所要求的接口。

using System;

namespace DoFactory.GangOfFour.Prototype.Structural
{
 
  // MainApp test application

  class MainApp
  {
   
    static void Main()
    {
      // Create two instances and clone each

      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);

      // Wait for user
      Console.Read();
    }
  }

  // "Prototype"

  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();
  }

  // "ConcretePrototype1"

  class ConcretePrototype1 : Prototype
  {
    // Constructor
    public ConcretePrototype1(string id) : base(id)
    {
    }

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

  // "ConcretePrototype2"

  class ConcretePrototype2 : Prototype
  {
    // Constructor
    public ConcretePrototype2(string id) : base(id)
    {
    }

    public override Prototype Clone()
    {
      // Shallow copy
      return (Prototype)this.MemberwiseClone();
    }
  }
}
四、 带Prototype Manager的原型模式

原型模式的第二种形式是带原型管理器的原型模式,其UML图如下:

 

客户(Client)角色:客户端类向原型管理器提出创建对象的请求。
抽象原型(Prototype)角色:这是一个抽象角色,通常由一个C#接口或抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的接口。在C#中,抽象原型角色通常实现了ICloneable接口。
具体原型(Concrete Prototype)角色:被复制的对象。此角色需要实现抽象的原型角色所要求的接口。
原型管理器(Prototype Manager)角色:创建具体原型类的对象,并记录每一个被创建的对象。


下面这个例子演示了在原型管理器中存储用户预先定义的颜色原型,客户通过原型管理器克隆颜色对象。

六、 Prototype模式的优点与缺点

Prototype模式的优点包括

1、Prototype模式允许动态增加或减少产品类。由于创建产品类实例的方法是产批类内部具有的,因此增加新产品对整个结构没有影响。

2、Prototype模式提供了简化的创建结构。工厂方法模式常常需要有一个与产品类等级结构相同的等级结构,而Prototype模式就不需要这样。

3、Portotype模式具有给一个应用软件动态加载新功能的能力。由于Prototype的独立性较高,可以很容易动态加载新功能而不影响老系统。

4、产品类不需要非得有任何事先确定的等级结构,因为Prototype模式适用于任何的等级结构。


Prototype模式的缺点:

Prototype模式的最主要缺点就是每一个类必须配备一个克隆方法。而且这个克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑,这对全新的类来说不是很难,但对已有的类进行改造时,不一定是件容易的事。

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