.Net设计模式之原型模式（Prototype）

一、动机（Motivation）

在软件系统中，经常面临着“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，但是它们却拥有比较稳定一致的接口。
如何应对这种变化？如何向“客户程序（使用这些对象的程序）”隔离出“这些易变对象”，从而使得“依赖这些易变对象的客户程序”不随着需求改变而改变？

二、意图（Intent）

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——《设计模式》GoF

三、结构（Structure）

我们看了这么多设计模式的类图了，大家应该也总结出一些经验来，客户端依赖的都是抽象的接口，【这个接口不是C#语言里面的Interface或者抽象类】，原型模式里面有一个抽象原型对象，他是稳定的，通过自身的克隆实现对象的创建。

四、模式的组成

可以看出，在原型模式的结构图有以下角色：
（1）、原型类（Prototype）：原型类，声明一个Clone自身的接口；
（2）、具体原型类（ConcretePrototype）：实现一个Clone自身的操作。
在原型模式中，Prototype通常提供一个包含Clone方法的接口，具体的原型ConcretePrototype使用Clone方法完成对象的创建。

五、 原型模式的具体实现

假设在一些打斗游戏场景中，有这样一些角色，普通(NormalActor),可以飞的(FlyActor).

//抽象原型（相当于工厂）
public abstract class NormalActor
{
    public abstract NormalActor Clone();
}

public abstract class FlyActor
{
    public abstract FlyActor Clone();
}

//具体实现
public class NormalActorA : NormalActor
{
    public override NormalActor Clone()
    {
        return (NormalActor)this.MemberwiseClone();
    }
}

public class FlyActorA : FlyActor
{
    public override FlyActor Clone()
    {
        return (FlyActor)this.MemberwiseClone();
    }
}

客户程序：

public class GameSystem
{
    public void Run(NormalActor normalActor, FlyActor flyactor)//如果把参数定义成属性也可以的不影响设计模式的实现。
    {
        //需要3个小兵
        NormalActor noramlActor1 = normalActor.Clone();//克隆
        NormalActor noramlActor2 = normalActor.Clone();
        NormalActor noramlActor3 = normalActor.Clone();
        //需要两个飞人
        FlyActor flyActor1 = flyactor.Clone();
        FlyActor flyActor2 = flyactor.Clone();
    }
}

应用程序：

internal class App
{
    public static void Main()
    {
        GameSystem gamesystem = new GameSystem();
        gamesystem.Run(new NormalActorA(), new FlyActorA(), new FlyActorA());
    }
}

有一点要注意，MemberwiseClone方法只是一种浅拷贝，它只能拷贝所有的值类型和String，如果是引用类型（例如数组），它就会只拷贝引用，而不会重新创建对象，例如对数组，就只会拷贝数组的地址。

六、原型模式的实现要点：

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”。
Prototype模式对于“如何创建易变类的实体对象”（创建型模式除了Singleton模式以外，都是用于解决创建易变类的实体对象的问题的）采用“原型克隆”的方法来做，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。
Prototype模式中的Clone方法可以利用.NET中的Object类的MemberwiseClone()方法或者序列化来实现深拷贝。

1、原型模式的优点：

（1）、原型模式向客户隐藏了创建新实例的复杂性
（2）、原型模式允许动态增加或较少产品类。
（3）、原型模式简化了实例的创建结构，工厂方法模式需要有一个与产品类等级结构相同的等级结构，而原型模式不需要这样。
（4）、产品类不需要事先确定产品的等级结构，因为原型模式适用于任何的等级结构

2、原型模式的缺点：

（1）、每个类必须配备一个克隆方法
（2）、配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。

3、原型模式使用的场景：

（1）、资源优化场景
　　类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。
（2）、性能和安全要求的场景
　　通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。
（3）、一个对象多个修改者的场景
　　一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。
在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过clone的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。

七、.NET 中原型模式的实现

在.NET中，微软已经为我们提供了原型模式的接口实现，该接口就是ICloneable，其实这个接口就是抽象原型，提供克隆方法，相当于与上面代码中Prototype抽象类，其中的Clone()方法来实现原型模式，如果我们想我们自定义的类具有克隆的功能，首先定义类实现ICloneable接口的Clone方法。其实在.NET中实现了ICloneable接口的类有很多。

八、创建型模式的总结

Singleton模式解决的是实体对象个数的问题。除了Singleton之外，其他创建型模式解决的都是new所带来的耦合关系。
Factory Method，Abstract Factory，Builder都需要一个额外的工厂类来负责实例化“易变对象”，而Prototype则是通过原型（一个特殊的工厂类）来克隆“易变对象”。（其实原型就是一个特殊的工厂类，它只是把工厂和实体对象耦合在一起了）
如果遇到“易变类”，起初的设计通常从Factory Method开始，当遇到更多的复杂变化时，再考虑重构为其他三种工厂模式（Abstract Factory，Builder，Prototype）。
一般来说，如果可以使用Factory Method，那么一定可以使用Prototype。但是Prototype的使用情况一般是在类比较容易克隆的条件之上，如果是每个类实现比较简单，都可以只用实现MemberwiseClone，没有引用类型的深拷贝，那么就更适合了。Prototype如果要实现深拷贝，还需要在每个要克隆的类上加序列化标签，这点复杂度要考虑进程序中。

到此这篇关于.Net设计模式之原型模式（Prototype）的文章就介绍到这了。希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。

赞 (0)

相关推荐

  • .NET设计模式之UML类图介绍

    .NET设计模式之UML类图介绍

    一.概述 UML类图用来定义系统中的类,包括描述类的结构和类之间的关系.类图的主要作用于描述系统的静态结构. 类图的基本模型元素如下: 我们可以看到,一个类图表示为长方形,分为3部分,最上面是类名,中间是类的属性,下面是类的操作.描述信息使用 << >> 包裹. 类图中的实体如下: 1.类名: 正体字说明类是可被实例化的,斜体字说明类为抽象类. 2.属性 如图: 属性一般通过如上的格式表示——<访问权限><属性名>:<属性类型>=<初始值&

  • .Net设计模式之简单工厂模式（Simple Factory）

    .Net设计模式之简单工厂模式（Simple Factory）

    简单工厂模式(Simple Factory Pattern)属于类的创建型模式,又叫静态工厂方法模式(Static FactoryMethod Pattern) 是通过专门定义一个类来负责创建其他类的实例,被创建的实例通常都具有共同的父类. 这个模式并不属于GoF23里面的设计模式,其实他属于一个过渡的模式,这个模式是为了引出下一篇要将的模式:工厂模式. 一.UML图 简单工厂模式解决的问题是如何去实例化一个合适的对象. 简单工厂模式的核心思想就是:有一个专门的类来负责创建实例的过程.具体来说,

  • .Net设计模式之单例模式(Singleton)

    .Net设计模式之单例模式(Singleton)

    一.动机(Motivation) 在软件系统中,经常有这样一些特殊的类,必须保证它们在系统中只存在一个实例,才能确保它们的逻辑正确性.以及良好的效率. 如何绕过常规的构造器,提供一种机制来保证一个类只有一个实例? 这应该是类设计者的责任,而不是使用者的责任. 二.意图(Intent) 保证一个类仅有一个实例,并提供一个该实例的全局访问点 三.结构(Structure) 保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点. 四.单例模式的代码实现 1.单线程Singleton模式的实现 publ

  • .Net设计模式之工厂方法模式（Factory Method）

    .Net设计模式之工厂方法模式（Factory Method）

    一.动机(Motivation) 在软件系统创建过程中,经常面临着“某个对象”的创建工作:由于需求的变化,这个对象(的具体实现)经常面临着剧烈的变化,但是它却拥有比较稳定的接口.如何应对这种变化?如何提供一种“封装机制”来隔离出“这个易变对象”的变化,从而保持系统中“其他依赖对象的对象”不随着需求改变而改变? 二.意图(Intent) 定义一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类.Factory Method使得一个类的实例化延迟到子类.——<设计模式>GoF 三.结构(Structu

  • .Net设计模式之建造者、生成器模式（Builder）

    .Net设计模式之建造者、生成器模式（Builder）

    一.动机(Motivation) 在软件系统中,有时候面临着“一个复杂对象”的创建工作,其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成:由于需求的变化,这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化,但是将它们组合在一起的算法却相对稳定.如何应对这种变化?如何提供一种“封装机制”来隔离出“复杂对象的各个部分”的变化,从而保持系统中的“稳定构建算法”不随着需求改变而改变? 二.意图(Intent) 将一个复杂对象的构建与其表示相分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示.——<设计模式>GoF 三.结构(

  • .Net设计模式之抽象工厂模式（Abstract Factory）

    .Net设计模式之抽象工厂模式（Abstract Factory）

    目录 一.动机(Motivation) 二.意图(Intent) 三.结构(Structure) 四.模式的组成 五.抽象工厂的具体代码实现 客户程序: 应用到具体程序(现代风格): 改造 第一种改造 第二种改造 六.抽象工厂的实现要点 抽象工厂模式的优点: 抽象工厂模式的缺点: 抽象工厂模式的使用场景: 七..NET中抽象工厂模式实现 一.动机(Motivation) 在软件系统中,经常面临着“一系列相互依赖的对象”的创建工作:同时,由于需求的变化,往往存在更多系列对象的创建工作. 如何应对这

  • PHP设计模式（四）原型模式Prototype实例详解【创建型】

    本文实例讲述了PHP设计模式:原型模式Prototype.分享给大家供大家参考,具体如下: 1.   概述 我们都知道,创建型模式一般是用来创建一个新的对象,然后我们使用这个对象完成一些对象的操作,我们通过原型模式可以快速的创建一个对象而不需要提供专门的new()操作就可以快速完成对象的创建,这无疑是一种非常有效的方式,快速的创建一个新的对象. 例子1:孙悟空拔下一嘬猴毛,轻轻一吹就会变出好多的孙悟空来. 例子2:寄个快递 下面是一个邮寄快递的场景: "给我寄个快递."顾客说. &qu

  • .Net设计模式之原型模式（Prototype）

    .Net设计模式之原型模式（Prototype）

    一.动机(Motivation) 在软件系统中,经常面临着“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,但是它们却拥有比较稳定一致的接口.如何应对这种变化?如何向“客户程序(使用这些对象的程序)”隔离出“这些易变对象”,从而使得“依赖这些易变对象的客户程序”不随着需求改变而改变? 二.意图(Intent) 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——<设计模式>GoF 三.结构(Structure) 我们看了这么多设计模式的类图了,大

  • Android编程设计模式之原型模式实例详解

    Android编程设计模式之原型模式实例详解

    本文实例讲述了Android编程设计模式之原型模式.分享给大家供大家参考,具体如下: 一.介绍 原型模式是一个创建型的模式.原型二字表明了该模型应该有一个样板实例,用户从这个样板对象中复制出一个内部属性一致的对象,这个过程也就是我们俗称的"克隆".被复制的实例就是我们所称的"原型",这个原型也是可定制的.原型模型多用于创建复杂的或者构造耗时的实例,因为这种情况下,复制一个已经存在的实例可使程序运行更高效. 二.定义 用原型实例指定创建对象的种类,并通过拷贝这些原型创

  • Python设计模式之原型模式实例详解

    Python设计模式之原型模式实例详解

    本文实例讲述了Python设计模式之原型模式.分享给大家供大家参考,具体如下: 原型模式(Prototype Pattern):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 一个原型模式的简单demo: #!/usr/bin/env python # -*- coding:utf-8 -*- __author__ = 'Andy' """ 大话设计模式 设计模式--原型模式 原型模式(Prototype Pattern):用原型实例指定创建对象的种类,并且通

  • PHP设计模式之原型模式定义与用法详解

    本文实例讲述了PHP设计模式之原型模式定义与用法.分享给大家供大家参考,具体如下: 原型设计模式(Prototype Design Pattern)很有意思, 因为它使用了一种克隆技术来复制实例化的对象. 新对象是通过复制原型实例来创建的. 在这里, 实例是批实例化的具体类.原型设计模式的目的是通过使用克隆来减少实例化对象的开销.与其从一个类实例化新对象, 完全可以使用一个已有实例的克隆. 克隆函数 PHP中使用原型设计模式的关键是要了解如何使用内置函数__clone(). <?php abst

  • PHP设计模式之原型模式示例详解

    PHP设计模式之原型模式示例详解

    前言 原型模式其实更形象的来说应该叫克隆模式.它主要的行为是对对象进行克隆,但是又把被克隆的对象称之为最初的原型,于是,这个模式就这样被命名了.说真的,从使用方式来看真的感觉叫克隆模式更贴切一些. Gof类图及解释 GoF定义: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 GoF类图 代码实现 abstract class Prototype { public $v = 'clone' . PHP_EOL; public function __construct() { ech

  • Java设计模式之原型模式详解

    Java设计模式之原型模式详解

    一.前言 原型模式是一种比较简单的模式,也非常容易理解,实现一个接口,重写一个方法即完成了原型模式.在实际应用中,原型模式很少单独出现.经常与其他模式混用,他的原型类Prototype也常用抽象类来替代. 该模式的思想就是将一个对象作为原型,对其进行复制.克隆,产生一个和原对象类似的新对象.在Java中,复制对象是通过clone()实现的,先创建一个原型类,通过实现Cloneable 接口 public class Prototype implements Cloneable { public

  • Javascript设计模式之原型模式详细

    Javascript设计模式之原型模式详细

    目录 1.原型模式 示例一 示例二 示例三 2.观察者模式 1.原型模式 原型模式用于在创建对象时,通过共享某个对象原型的属性和方法,从而达到提高性能.降低内存占用.代码复用的效果. 示例一 function Person(name) { this.name = name; this.config = { a: "1", b: "2", }; this.hello = function () { console.info("hello"); };

  • Java 深入探讨设计模式之原型模式篇

    Java 深入探讨设计模式之原型模式篇

    目录 传统方式 原型模式基本介绍 原型模式在spring框架中源码分析 深入讨论-浅讨论和深拷贝 原型模式的注意事项和细节 传统方式 克隆羊问题 现在有一只羊 tom,姓名为: tom,年龄为:1,颜色为:白色,请编写程序创建和 tom羊属性完全相同的10只羊. 传统方式解决克隆羊问题 思路分析(图解) 代码演示: public class Sheep { private String name; private int age; private String color; public She

  • Java 深入理解创建型设计模式之原型模式

    Java 深入理解创建型设计模式之原型模式

    1.思考问题 现在有一只羊 tom,姓名为: tom,年龄为:1,颜色为:白色,请编写程序创建和 tom羊属性完全相同的10只羊. 按照传统的思路来,我们可能会按照下面的方式去写. 那么这种写法的优缺点自然而然就出来了: 优点是比较好理解,简单易操作. 缺点是在创建新的对象时,总是需要重新获取原始对象的属性,如果创建的对象比较复杂时,效率较低.总是需要重新初始化对象,而不是动态地获得对象运行时的状态,不够灵活. 改进的思路分析:Java中Object类是所有类的根类,Object类提供了一个 c

随机推荐