Go設(shè)計模式之原型模式圖文詳解

更新時間：2023年07月19日 08:43:03 作者：demo007x

原型模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計模式，使你能夠復(fù)制已有對象，而又無需使代碼依賴它們所屬的類，本文將通過圖片和文字讓大家可以詳細的了解Go的原型模式，感興趣的通過跟著小編一起來看看吧

原型模式

原型模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計模式，使你能夠復(fù)制已有對象，而又無需使代碼依賴它們所屬的類。

所有的原型類都必須有一個通用的接口，使得即使在對象所屬的具體類未知的情況下也能復(fù)制對象。原型對象可以生成自身的完整副本，因為相同類的對象可以相互訪問對方的私有成員變量。

問題

如果你有一個對象，并希望生成與其完全相同的一個復(fù)制品，你該如何實現(xiàn)呢？首先，你必須新建一個屬于相同類的對象。然后，你必須遍歷原始對象的所有成員變量，并將成員變量值復(fù)制到新對象中。

不錯！但有個小問題。并非所有對象都能通過這種方式進行復(fù)制，因為有些對象可能擁有私有成員變量，它們在對象本身以外是不可見的。

“從外部” 復(fù)制對象并非總是可行。

直接復(fù)制還有另外一個問題。因為你必須知道對象所屬的類才能創(chuàng)建復(fù)制品，所以代碼必須依賴該類。即使你可以接受額外的依賴性，那還有另外一個問題：有時你只知道對象所實現(xiàn)的接口，而不知道其所屬的具體類，比如可向方法的某個參數(shù)傳入實現(xiàn)了某個接口的任何對象。

解決方案

原型模式將克隆過程委派給被克隆的實際對象。模式為所有支持克隆的對象聲明了一個通用接口，該接口讓你能夠克隆對象，同時又無需將代碼和對象所屬類耦合。通常情況下，這樣的接口中僅包含一個 克隆方法。

所有的類對 克隆方法的實現(xiàn)都非常相似。該方法會創(chuàng)建一個當(dāng)前類的對象，然后將原始對象所有的成員變量值復(fù)制到新建的類中。你甚至可以復(fù)制私有成員變量，因為絕大部分編程語言都允許對象訪問其同類對象的私有成員變量。

支持克隆的對象即為原型。當(dāng)你的對象有幾十個成員變量和幾百種類型時，對其進行克隆甚至可以代替子類的構(gòu)造。

預(yù)生成原型可以代替子類的構(gòu)造。

其運作方式如下：創(chuàng)建一系列不同類型的對象并不同的方式對其進行配置。如果所需對象與預(yù)先配置的對象相同，那么你只需克隆原型即可，無需新建一個對象。

真實世界類比

現(xiàn)實生活中，產(chǎn)品在得到大規(guī)模生產(chǎn)前會使用原型進行各種測試。但在這種情況下，原型只是一種被動的工具，不參與任何真正的生產(chǎn)活動。

一個細胞的分裂。

由于工業(yè)原型并不是真正意義上的自我復(fù)制，因此細胞有絲分裂（還記得生物學(xué)知識嗎？）或許是更恰當(dāng)?shù)念惐取?有絲分裂會產(chǎn)生一對完全相同的細胞。原始細胞就是一個原型，它在復(fù)制體的生成過程中起到了推動作用。

原型模式結(jié)構(gòu)

基本實現(xiàn)

原型（Prototype）接口將對克隆方法進行聲明。在絕大多數(shù)情況下，其中只會有一個名為 clone克隆的方法。
具體原型 （Concrete Prototype）類將實現(xiàn)克隆方法。除了將原始對象的數(shù)據(jù)復(fù)制到克隆體中之外，該方法有時還需處理克隆過程中的極端情況，例如克隆關(guān)聯(lián)對象和梳理遞歸依賴等等。
客戶端 （Client）可以復(fù)制實現(xiàn)了原型接口的任何對象。

原型注冊表實現(xiàn)

原型注冊表 （Prototype Registry）提供了一種訪問常用原型的簡單方法，其中存儲了一系列可供隨時復(fù)制的預(yù)生成對象。最簡單的注冊表原型是一個 名稱 → 原型的哈希表。但如果需要使用名稱以外的條件進行搜索，你可以創(chuàng)建更加完善的注冊表版本。

偽代碼

在本例中，原型模式能讓你生成完全相同的幾何對象副本，同時無需代碼與對象所屬類耦合。

克隆一系列位于同一類層次結(jié)構(gòu)中的對象。

所有形狀類都遵循同一個提供克隆方法的接口。在復(fù)制自身成員變量值到結(jié)果對象前，子類可調(diào)用其父類的克隆方法。

原型模式適合應(yīng)用場景

如果你需要復(fù)制一些對象，同時又希望代碼獨立于這些對象所屬的具體類，可以使用原型模式。

這一點考量通常出現(xiàn)在代碼需要處理第三方代碼通過接口傳遞過來的對象時。即使不考慮代碼耦合的情況，你的代碼也不能依賴這些對象所屬的具體類，因為你不知道它們的具體信息。

原型模式為客戶端代碼提供一個通用接口，客戶端代碼可通過這一接口與所有實現(xiàn)了克隆的對象進行交互，它也使得客戶端代碼與其所克隆的對象具體類獨立開來。

如果子類的區(qū)別僅在于其對象的初始化方式，那么你可以使用該模式來減少子類的數(shù)量。別人創(chuàng)建這些子類的目的可能是為了創(chuàng)建特定類型的對象。

在原型模式中，你可以使用一系列預(yù)生成的、各種類型的對象作為原型。

客戶端不必根據(jù)需求對子類進行實例化，只需找到合適的原型并對其進行克隆即可。

實現(xiàn)方式

創(chuàng)建原型接口，并在其中聲明 克隆方法。如果你已有類層次結(jié)構(gòu)，則只需在其所有類中添加該方法即可。
原型類必須另行定義一個以該類對象為參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。構(gòu)造函數(shù)必須復(fù)制參數(shù)對象中的所有成員變量值到新建實體中。如果你需要修改子類，則必須調(diào)用父類構(gòu)造函數(shù)，讓父類復(fù)制其私有成員變量值。

如果編程語言不支持方法重載，那么你可能需要定義一個特殊方法來復(fù)制對象數(shù)據(jù)。在構(gòu)造函數(shù)中進行此類處理比較方便，因為它在調(diào)用 new運算符后會馬上返回結(jié)果對象。
克隆方法通常只有一行代碼：使用 new運算符調(diào)用原型版本的構(gòu)造函數(shù)。注意，每個類都必須顯式重寫克隆方法并使用自身類名調(diào)用 new運算符。否則，克隆方法可能會生成父類的對象。
你還可以創(chuàng)建一個中心化原型注冊表，用于存儲常用原型。

你可以新建一個工廠類來實現(xiàn)注冊表，或者在原型基類中添加一個獲取原型的靜態(tài)方法。該方法必須能夠根據(jù)客戶端代碼設(shè)定的條件進行搜索。搜索條件可以是簡單的字符串，或者是一組復(fù)雜的搜索參數(shù)。找到合適的原型后，注冊表應(yīng)對原型進行克隆，并將復(fù)制生成的對象返回給客戶端。

最后還要將對子類構(gòu)造函數(shù)的直接調(diào)用替換為對原型注冊表工廠方法的調(diào)用。