C# 設(shè)計模式系列教程-原型模式

更新時間：2016年06月02日 09:32:09 作者：Wang Juqiang

原型模式隱藏了對象的創(chuàng)建細(xì)節(jié)，對有些初始化需要占用很多資源的類來說，對性能也有很大提高。

1. 概述

　　通過復(fù)制一個已經(jīng)存在的實例來創(chuàng)建一個新的實例。被復(fù)制的實例被稱為原型，這個原型是可定制的。

2. 模式中的角色

　　2.1 抽象原型類（Abstract Prototype）：提供一個克隆接口

　　2.2 具體原型類（Concrete Prototype）: 及實現(xiàn)了克隆接口的具體原型類

3. 實例：求職網(wǎng)站上現(xiàn)在都支持多份簡歷，如果每創(chuàng)建一份簡歷都要從頭至尾地填寫一遍，那也是非常讓人沮喪的事。其實針對我們的求職崗位的不同，不同的簡歷可能只要修改局部內(nèi)容就可以了，而不用全部重新構(gòu)建一份新的簡歷。復(fù)制一份簡歷，然后做局部修改是最讓人省心的了！

　　3.1 實現(xiàn)類圖

　　類圖解讀

　　在.NET中，System命名空間已經(jīng)為我們提供了一個ICloneable接口，它包含了一個方法Clone()，實現(xiàn)這個接口就完成了原型模式。

　　3.2 在寫實現(xiàn)代碼之前，先要理解一下深復(fù)制與淺復(fù)制。

　　　　3.2.1 淺復(fù)制：將原來對象中的所有字段逐個復(fù)制到一個新對象，如果字段是值類型，則簡單地復(fù)制一個副本到新對象，改變新對象的值類型字段不會影響原對象；如果字段是引用類型，則復(fù)制的是引用，改變目標(biāo)對象中引用類型字段的值將會影響原對象。例如, 如果一個對象有一個指向引用類型（如例子中的工作經(jīng)歷）的字段, 并且我們對該對象做了一個淺復(fù)制, 那麼兩個對象將引用同一個引用（即同一段工作經(jīng)歷）。

　　　　3.2.2 深復(fù)制：與淺復(fù)制不同之處在于對引用類型的處理，深復(fù)制將新對象中引用類型字段指向復(fù)制過的新對象，改變新對象中引用的任何對象，不會影響到原來的對象中對應(yīng)字段的內(nèi)容。例如，如果一個對象有一個指向引用類型（如例子中的工作經(jīng)歷）的字段，并且對該對象做了一個深復(fù)制的話.我門將創(chuàng)建一個新的對象（即新的工作經(jīng)歷）。

　　3.3 簡歷的淺復(fù)制實現(xiàn)

 /// <summary>
 /// 實現(xiàn)了ICloneable接口的簡歷類
 /// </summary>
 public class Resume:ICloneable
 {
 public Resume()
 {
  mWorkExperience = new WorkExperience();
 }

 private string mName;
 private string mSex;
 private int mAge;
 private WorkExperience mWorkExperience;

 public string Name
 {
  get { return mName; }
  set { mName = value; }
 }

 public string Sex
 {
  get { return mSex; }
  set { mSex = value; }
 }

 public int Age
 {
  get { return mAge; }
  set { mAge = value; }
 }

 /// <summary>
 /// 關(guān)聯(lián)了一個引用類型
 /// </summary>
 public WorkExperience WorkExperience 
 { 
  get { return mWorkExperience; } 
 }

 public void SetWorkExperience(DateTime startDate, DateTime endDate, string company, string position)
 {
  this.mWorkExperience.Company = company;
  this.mWorkExperience.EndDate = endDate;
  this.mWorkExperience.StartDate = startDate;
  this.mWorkExperience.Position = position;
 }

 /// <summary>
 /// 實現(xiàn)ICloneable接口的Clone方法
 /// </summary>
 /// <returns></returns>
 public object Clone()
 {
  // .Net 為我們提供的淺復(fù)制對象的方法
  return this.MemberwiseClone();
 }
 }

 /// <summary>
 /// 工作經(jīng)歷類
 /// </summary>
 public class WorkExperience
 {
 public DateTime StartDate { get; set; }
 public DateTime EndDate { get; set; }
 public string Company { get; set; }
 public string Position { get; set; }
 }

　　下面是測試代碼

 [TestMethod]
 public void TestShallowCopy()
 {
  Resume myFirstResume = new Resume
  {
  Age = 29,
  Name = "Kevin Wang",
  Sex = "男",
  };
  myFirstResume.SetWorkExperience(new DateTime(2006, 7, 1), new DateTime(2007, 7, 1), "My First Company", "Software Engineer");

  Resume mySecondResume = (Resume)myFirstResume.Clone();
  mySecondResume.SetWorkExperience(new DateTime(2007, 8, 1), new DateTime(2008, 8, 1), "My Second Company", "Software Engineer");

  Resume myThirdResume = (Resume)myFirstResume.Clone();
  myThirdResume.SetWorkExperience(new DateTime(2008, 8, 1), new DateTime(2009, 8, 1), "My Third Company", "Senior Software Engineer");

  Assert.AreEqual("My First Company", myFirstResume.WorkExperience.Company);
  Assert.AreEqual("My Second Company", mySecondResume.WorkExperience.Company);
  Assert.AreEqual("My Third Company", myThirdResume.WorkExperience.Company); 
 }

　　　　這里期望的是三個斷言都能運行成功，但是卻是失敗的，原因是：由于我們使用的是淺復(fù)制，所以myFirstResume, mySecondResume 和 myThirdResume引用的是同一個對象，因此最終的結(jié)果是三個簡歷的WorkExperience.Company都是“My Third Company".

　　3.4 簡歷的深復(fù)制實現(xiàn)

 /// <summary>
 /// 實現(xiàn)了ICloneable接口的簡歷類
 /// </summary>
 public class Resume : ICloneable
 {
 public Resume()
 {
  mWorkExperience = new WorkExperience();
 }

 /// <summary>
 /// 這里使用一個私有的構(gòu)造函數(shù)來對其連接到的引用類型進(jìn)行復(fù)制
 /// </summary>
 /// <param name="workExperience"></param>
 private Resume(WorkExperience workExperience)
 {
  this.mWorkExperience = (WorkExperience)workExperience.Clone();
 }

 private string mName;
 private string mSex;
 private int mAge;
 private WorkExperience mWorkExperience;

 public string Name
 {
  get { return mName; }
  set { mName = value; }
 }

 public string Sex
 {
  get { return mSex; }
  set { mSex = value; }
 }

 public int Age
 {
  get { return mAge; }
  set { mAge = value; }
 }

 public WorkExperience WorkExperience
 {
  get { return mWorkExperience; }
 }

 /// <summary>
 /// 設(shè)置功過經(jīng)歷
 /// </summary>
 /// <param name="startDate"></param>
 /// <param name="endDate"></param>
 /// <param name="company"></param>
 /// <param name="position"></param>
 public void SetWorkExperience(DateTime startDate, DateTime endDate, string company, string position)
 {
  this.mWorkExperience.Company = company;
  this.mWorkExperience.EndDate = endDate;
  this.mWorkExperience.StartDate = startDate;
  this.mWorkExperience.Position = position;
 }

 /// <summary>
 /// 實現(xiàn)ICloneable接口的Clone方法
 /// </summary>
 /// <returns></returns>
 public object Clone()
 {
  // 這里不再使用MemberwiseClone方法進(jìn)行復(fù)制了，而是新創(chuàng)建了一個全新的簡歷。它完全是在內(nèi)部實現(xiàn)的，外部不用關(guān)心它的實現(xiàn)
  Resume newResume = new Resume(this.mWorkExperience);
  newResume.mSex = this.mSex;
  newResume.mName = this.mName;
  newResume.mAge = this.mAge;

  return newResume;
 }
 }

 public class WorkExperience :ICloneable
 {
 public DateTime StartDate { get; set; }
 public DateTime EndDate { get; set; }
 public string Company { get; set; }
 public string Position { get; set; }

 public object Clone()
 {
  // 使用.Net 為我們提供的淺復(fù)制對象的方法，因為這里已經(jīng)沒有引用對象了（string雖然是引用類型，但.NET為我們做了特別處理，可以像值類型一樣使用它）。
  return this.MemberwiseClone();
 }
 }

　　測試代碼如下

 [TestMethod]
 public void TestDeepCopy()
 {
  Resume myFirstResume = new Resume
  {
  Age = 29,
  Name = "Kevin Wang",
  Sex = "男",
  };
  myFirstResume.SetWorkExperience(new DateTime(2006, 7, 1), new DateTime(2007, 7, 1), "My First Company", "Software Engineer");

  Resume mySecondResume = (Resume)myFirstResume.Clone();
  mySecondResume.SetWorkExperience(new DateTime(2007, 8, 1), new DateTime(2008, 8, 1), "My Second Company", "Software Engineer");

  Resume myThirdResume = (Resume)myFirstResume.Clone();
  myThirdResume.SetWorkExperience(new DateTime(2008, 8, 1), new DateTime(2009, 8, 1), "My Third Company", "Senior Software Engineer");

  Assert.AreEqual("My First Company", myFirstResume.WorkExperience.Company);
  Assert.AreEqual("My Second Company", mySecondResume.WorkExperience.Company);
  Assert.AreEqual("My Third Company", myThirdResume.WorkExperience.Company); 
 }

　　運行測試，測試通過，這正是我們期望的結(jié)果。

4. 模式總結(jié)

　　4.1 優(yōu)點

　　　　4.1.1 隱藏了對象的創(chuàng)建細(xì)節(jié)，對有些初始化需要占用很多資源的類來說，對性能也有很大提高。

　　　　4.1.2 在需要新對象時，可以使用Clone來快速創(chuàng)建創(chuàng)建一個，而不用使用new來構(gòu)建。

　　4.2 缺點

　　　　4.2.1 每一個類都需要一個Clone方法，而且必須通盤考慮。對于深拷貝來說，每個關(guān)聯(lián)到的類型都不許實現(xiàn)IClonable接口，并且每增加或修改一個字段是都需要更新Clone方法。

　　4.3 適用場景

　　　　4.3.1 類初始化需要消化非常多的資源，這個資源包括數(shù)據(jù)、硬件資源等

　　　　4.3.2 通過new產(chǎn)生一個對象需要非常繁瑣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備或訪問權(quán)限，則可以使用原型模式

　　　　4.3.3 一個對象需要提供給其他對象訪問，而且各個調(diào)用者可能都需要修改其值時，可以考慮使用原型模式拷貝多個對象供調(diào)用者使用。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。