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C#編程中使用設計模式中的原型模式的實例講解

 更新時間:2016年02月17日 15:33:40   作者:張龍豪  
這篇文章主要介紹了C#編程中使用設計模式中的原型模式的實例講解,原型模式創(chuàng)建新對象方便快捷,而且可在運行時根據(jù)需要通過克隆來添加和去除他們,也可在程序運行是根據(jù)情況來修改類內部的數(shù)據(jù),需要的朋友可以參考下

一、引言
在軟件系統(tǒng)中,當創(chuàng)建一個類的實例的過程很昂貴或很復雜,并且我們需要創(chuàng)建多個這樣類的實例時,如果我們用new操作符去創(chuàng)建這樣的類實例,這未免會增加創(chuàng)建類的復雜度和耗費更多的內存空間,因為這樣在內存中分配了多個一樣的類實例對象,然后如果采用工廠模式來創(chuàng)建這樣的系統(tǒng)的話,隨著產(chǎn)品類的不斷增加,導致子類的數(shù)量不斷增多,反而增加了系統(tǒng)復雜程度,所以在這里使用工廠模式來封裝類創(chuàng)建過程并不合適,然而原型模式可以很好地解決這個問題,因為每個類實例都是相同的,當我們需要多個相同的類實例時,沒必要每次都使用new運算符去創(chuàng)建相同的類實例對象,此時我們一般思路就是想——只創(chuàng)建一個類實例對象,如果后面需要更多這樣的實例,可以通過對原來對象拷貝一份來完成創(chuàng)建,這樣在內存中不需要創(chuàng)建多個相同的類實例,從而減少內存的消耗和達到類實例的復用。 然而這個思路正是原型模式的實現(xiàn)方式。下面就具體介紹下設計模式中的原型設計模式。

二、原型模式的詳細介紹
我們來看一個入學考試場景實例

基對象(一般為接口,抽象類):考試題(樣卷)

原型模式的復職克?。焊鶕?jù)需要印刷考卷,這里的考卷都是復制考試題樣卷

客戶端:學生答卷,同一套試卷,學生做題不可能一模一樣

類圖:

2016217153039715.png (784×574)

接口:試卷樣例代碼

  /// <summary>
  /// 選答題
  /// </summary>
  public class SelectTest
  {
    private string other;
    public string 你老婆多大
    {
      get
      {
        return this.other;
      }
      set
      {
        this.other = value;
      }
    }
  }
  /// <summary>
  /// 面試題
  /// </summary>
  public interface Itest
  {
    Itest Clone();

    string 知道設計模式嗎
    {
      get;
      set;
    }
    string 設計模式有幾種
    {
      get;
      set;
    }
    string 你知道那些
    {
      get;
      set;
    }
    SelectTest 附加題
    {
      get;
      set;
    }

    Test Test
    {
      get;
      set;
    }

    Test Test1
    {
      get;
      set;
    }
  }


復制克?。簭陀C

 /// <summary>
  /// 繼承Itest接口
  /// </summary>
  public class Test : Itest
  {
    private string one;
    private string two;
    private string three;
    private SelectTest other=new SelectTest();
    public string 知道設計模式嗎
    {
      get
      {
        return this.one;
      }
      set
      {
        this.one = value;
      }
    }
    public string 設計模式有幾種
    {
      get
      {
        return this.two;
      }
      set
      {
        this.two = value;
      }
    }
    public string 你知道那些
    {
      get
      {
        return this.three;
      }
      set
      {
        this.three = value;
      }
    }
    public SelectTest 附加題
    {
      get
      {
        return this.other;
      }
      set
      {
        this.other = value;
      }
    }
    #region IColorDemo 成員

    public Itest Clone()
    {
      //克隆當前類
      return (Itest)this.MemberwiseClone();
    }
    #endregion
  }

客戶端,發(fā)卷做題

 static void Main()
    {
      //印刷試卷
      Itest test = new Test();
      //復制樣本試卷
      Itest test1 = test.Clone();
      
      //考生1
      test.設計模式有幾種 = "23";
      test.附加題.你老婆多大 = "18";

      //考生2
      test1.設計模式有幾種 = "24";
      test1.附加題.你老婆多大 = "20";

      //顯示考生答卷內容
      Console.WriteLine("test設計模式有幾種:" + test.設計模式有幾種);  //23
      Console.WriteLine("test附加題.你老婆多大:" + test.附加題.你老婆多大);  //20
      Console.WriteLine("test1設計模式有幾種:" + test1.設計模式有幾種);  //24
      Console.WriteLine("test1附加題.你老婆多大:" + test1.附加題.你老婆多大); //20

      Console.ReadKey();
    }

注意:這里兩個人答得不一樣,為什么附加題中,老婆年齡都為20?

這里涉及到深拷貝,淺拷貝問題,值類型是放在棧上的,拷貝之后,會自會在站上重新add一個,而class屬于引用類型,拷貝之后,棧上重新分配啦一個指針,可指針卻指向同一個位置的資源。淺拷貝,只拷貝值類型,深拷貝,引用類型也拷貝復制。

解決方案:

 public Itest Clone()
    {
      //克隆當前類
      Itest itst= (Itest)this.MemberwiseClone();
      SelectTest st = new SelectTest();
      st.你老婆多大 = this.other.你老婆多大;
      itst.附加題 = st;
      return itst;

    } 


使用序列化解決

/// <summary>
  /// 選答題
  /// </summary>
  [Serializable] 
  public class SelectTest
  {
    private string other;
    public string 你老婆多大
    {
      get
      {
        return this.other;
      }
      set
      {
        this.other = value;
      }
    }
  }
  /// <summary>
  /// 面試題
  /// </summary>
  public interface Itest
  {
    Itest Clone();

    string 知道設計模式嗎
    {
      get;
      set;
    }
    string 設計模式有幾種
    {
      get;
      set;
    }
    string 你知道那些
    {
      get;
      set;
    }
    SelectTest 附加題
    {
      get;
      set;
    }
   
  }

  /// <summary>
  /// 繼承Itest接口
  /// </summary>

  public class Test : Itest
  {
    private string one;
    private string two;
    private string three;
    private SelectTest other=new SelectTest();
    public string 知道設計模式嗎
    {
      get
      {
        return this.one;
      }
      set
      {
        this.one = value;
      }
    }
    public string 設計模式有幾種
    {
      get
      {
        return this.two;
      }
      set
      {
        this.two = value;
      }
    }
    public string 你知道那些
    {
      get
      {
        return this.three;
      }
      set
      {
        this.three = value;
      }
    }
    public SelectTest 附加題
    {
      get
      {
        return this.other;
      }
      set
      {
        this.other = value;
      }
    }

    
    public Itest Clone()
    {
      SerializableHelper SerializableHelper = new 原型模式.SerializableHelper();
      string target = SerializableHelper.Serializable(this);
      return SerializableHelper.Derializable<Itest>(target); 

    }

  }


 public class SerializableHelper
  {
    public string Serializable(object target)
    {
      using (MemoryStream stream = new MemoryStream())
      {
        new BinaryFormatter().Serialize(stream, target);

        return Convert.ToBase64String(stream.ToArray());
      }
    }

    public object Derializable(string target)
    {
      byte[] targetArray = Convert.FromBase64String(target);

      using (MemoryStream stream = new MemoryStream(targetArray))
      {
        return new BinaryFormatter().Deserialize(stream);
      }
    }

    public T Derializable<T>(string target)
    {
      return (T)Derializable(target);
    }
  }

這就是對原型模式的運用。介紹完原型模式的實現(xiàn)代碼之后,下面看下原型模式的類圖,通過類圖來理清原型模式實現(xiàn)中類之間的關系。具體類圖如下:

2016217153142427.png (758×262)

三、原型模式的優(yōu)缺點

原型模式的優(yōu)點有

原型模式向客戶隱藏了創(chuàng)建新實例的復雜性
原型模式允許動態(tài)增加或較少產(chǎn)品類。
原型模式簡化了實例的創(chuàng)建結構,工廠方法模式需要有一個與產(chǎn)品類等級結構相同的等級結構,而原型模式不需要這樣。
產(chǎn)品類不需要事先確定產(chǎn)品的等級結構,因為原型模式適用于任何的等級結構

原型模式的缺點有:
每個類必須配備一個克隆方法
配備克隆方法需要對類的功能進行通盤考慮,這對于全新的類不是很難,但對于已有的類不一定很容易,特別當一個類引用不支持串行化的間接對象,或者引用含有循環(huán)結構的時候。


四、.NET中原型模式的實現(xiàn)
在.NET中可以很容易地通過實現(xiàn)ICloneable接口(這個接口就是原型,提供克隆方法,相當于與上面代碼中MonkeyKingPrototype抽象類)中Clone()方法來實現(xiàn)原型模式,如果我們想我們自定義的類具有克隆的功能,首先定義類繼承與ICloneable接口并實現(xiàn)Clone方法。在.NET中實現(xiàn)了原型模式的類如下圖所示(圖中只截取了部分,可以用Reflector反編譯工具進行查看):

2016217153206825.png (378×557)

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