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Go設(shè)計(jì)模式之原型模式圖文詳解

更新時(shí)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(jì)模式，使你能夠復(fù)制已有對(duì)象，而又無(wú)需使代碼依賴(lài)它們所屬的類(lèi)，本文將通過(guò)圖片和文字讓大家可以詳細(xì)的了解Go的原型模式，感興趣的通過(guò)跟著小編一起來(lái)看看吧

原型模式

原型模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，使你能夠復(fù)制已有對(duì)象，而又無(wú)需使代碼依賴(lài)它們所屬的類(lèi)。

所有的原型類(lèi)都必須有一個(gè)通用的接口，使得即使在對(duì)象所屬的具體類(lèi)未知的情況下也能復(fù)制對(duì)象。原型對(duì)象可以生成自身的完整副本，因?yàn)橄嗤?lèi)的對(duì)象可以相互訪問(wèn)對(duì)方的私有成員變量。

問(wèn)題

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

不錯(cuò)！但有個(gè)小問(wèn)題。并非所有對(duì)象都能通過(guò)這種方式進(jìn)行復(fù)制，因?yàn)橛行?duì)象可能擁有私有成員變量，它們?cè)趯?duì)象本身以外是不可見(jiàn)的。

“從外部” 復(fù)制對(duì)象并非總是可行。

直接復(fù)制還有另外一個(gè)問(wèn)題。因?yàn)槟惚仨氈缹?duì)象所屬的類(lèi)才能創(chuàng)建復(fù)制品，所以代碼必須依賴(lài)該類(lèi)。即使你可以接受額外的依賴(lài)性，那還有另外一個(gè)問(wèn)題：有時(shí)你只知道對(duì)象所實(shí)現(xiàn)的接口，而不知道其所屬的具體類(lèi)，比如可向方法的某個(gè)參數(shù)傳入實(shí)現(xiàn)了某個(gè)接口的任何對(duì)象。

解決方案

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

所有的類(lèi)對(duì) 克隆方法的實(shí)現(xiàn)都非常相似。該方法會(huì)創(chuàng)建一個(gè)當(dāng)前類(lèi)的對(duì)象，然后將原始對(duì)象所有的成員變量值復(fù)制到新建的類(lèi)中。你甚至可以復(fù)制私有成員變量，因?yàn)榻^大部分編程語(yǔ)言都允許對(duì)象訪問(wèn)其同類(lèi)對(duì)象的私有成員變量。

支持克隆的對(duì)象即為原型。當(dāng)你的對(duì)象有幾十個(gè)成員變量和幾百種類(lèi)型時(shí)，對(duì)其進(jìn)行克隆甚至可以代替子類(lèi)的構(gòu)造。

預(yù)生成原型可以代替子類(lèi)的構(gòu)造。

其運(yùn)作方式如下：創(chuàng)建一系列不同類(lèi)型的對(duì)象并不同的方式對(duì)其進(jìn)行配置。如果所需對(duì)象與預(yù)先配置的對(duì)象相同，那么你只需克隆原型即可，無(wú)需新建一個(gè)對(duì)象。

真實(shí)世界類(lèi)比

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

一個(gè)細(xì)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(xì)胞有絲分裂（還記得生物學(xué)知識(shí)嗎？）或許是更恰當(dāng)?shù)念?lèi)比。有絲分裂會(huì)產(chǎn)生一對(duì)完全相同的細(xì)胞。原始細(xì)胞就是一個(gè)原型，它在復(fù)制體的生成過(guò)程中起到了推動(dòng)作用。

原型模式結(jié)構(gòu)

基本實(shí)現(xiàn)

原型（Prototype）接口將對(duì)克隆方法進(jìn)行聲明。在絕大多數(shù)情況下，其中只會(huì)有一個(gè)名為 clone克隆的方法。
具體原型 （Concrete Prototype）類(lèi)將實(shí)現(xiàn)克隆方法。除了將原始對(duì)象的數(shù)據(jù)復(fù)制到克隆體中之外，該方法有時(shí)還需處理克隆過(guò)程中的極端情況，例如克隆關(guān)聯(lián)對(duì)象和梳理遞歸依賴(lài)等等。
客戶(hù)端 （Client）可以復(fù)制實(shí)現(xiàn)了原型接口的任何對(duì)象。

原型注冊(cè)表實(shí)現(xiàn)

原型注冊(cè)表 （Prototype Registry）提供了一種訪問(wèn)常用原型的簡(jiǎn)單方法，其中存儲(chǔ)了一系列可供隨時(shí)復(fù)制的預(yù)生成對(duì)象。最簡(jiǎn)單的注冊(cè)表原型是一個(gè) 名稱(chēng) → 原型的哈希表。但如果需要使用名稱(chēng)以外的條件進(jìn)行搜索，你可以創(chuàng)建更加完善的注冊(cè)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(duì)象副本，同時(shí)無(wú)需代碼與對(duì)象所屬類(lèi)耦合。

克隆一系列位于同一類(lèi)層次結(jié)構(gòu)中的對(duì)象。

所有形狀類(lèi)都遵循同一個(gè)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(duì)象前，子類(lèi)可調(diào)用其父類(lèi)的克隆方法。

原型模式適合應(yīng)用場(chǎng)景

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

這一點(diǎn)考量通常出現(xiàn)在代碼需要處理第三方代碼通過(guò)接口傳遞過(guò)來(lái)的對(duì)象時(shí)。即使不考慮代碼耦合的情況，你的代碼也不能依賴(lài)這些對(duì)象所屬的具體類(lèi)，因?yàn)槟悴恢浪鼈兊木唧w信息。

原型模式為客戶(hù)端代碼提供一個(gè)通用接口，客戶(hù)端代碼可通過(guò)這一接口與所有實(shí)現(xiàn)了克隆的對(duì)象進(jìn)行交互，它也使得客戶(hù)端代碼與其所克隆的對(duì)象具體類(lèi)獨(dú)立開(kāi)來(lái)。

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

在原型模式中，你可以使用一系列預(yù)生成的、各種類(lèi)型的對(duì)象作為原型。

客戶(hù)端不必根據(jù)需求對(duì)子類(lèi)進(jìn)行實(shí)例化，只需找到合適的原型并對(duì)其進(jìn)行克隆即可。

實(shí)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(lèi)層次結(jié)構(gòu)，則只需在其所有類(lèi)中添加該方法即可。
原型類(lèi)必須另行定義一個(gè)以該類(lèi)對(duì)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(duì)象中的所有成員變量值到新建實(shí)體中。如果你需要修改子類(lèi)，則必須調(diào)用父類(lèi)構(gòu)造函數(shù)，讓父類(lèi)復(fù)制其私有成員變量值。

如果編程語(yǔ)言不支持方法重載，那么你可能需要定義一個(gè)特殊方法來(lái)復(fù)制對(duì)象數(shù)據(jù)。在構(gòu)造函數(shù)中進(jìn)行此類(lèi)處理比較方便，因?yàn)樗谡{(diào)用 new運(yùn)算符后會(huì)馬上返回結(jié)果對(duì)象。
克隆方法通常只有一行代碼：使用 new運(yùn)算符調(diào)用原型版本的構(gòu)造函數(shù)。注意，每個(gè)類(lèi)都必須顯式重寫(xiě)克隆方法并使用自身類(lèi)名調(diào)用 new運(yùn)算符。否則，克隆方法可能會(huì)生成父類(lèi)的對(duì)象。
你還可以創(chuàng)建一個(gè)中心化原型注冊(cè)表，用于存儲(chǔ)常用原型。

你可以新建一個(gè)工廠類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)注冊(cè)表，或者在原型基類(lèi)中添加一個(gè)獲取原型的靜態(tài)方法。該方法必須能夠根據(jù)客戶(hù)端代碼設(shè)定的條件進(jìn)行搜索。搜索條件可以是簡(jiǎn)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(cè)表應(yīng)對(duì)原型進(jìn)行克隆，并將復(fù)制生成的對(duì)象返回給客戶(hù)端。

最后還要將對(duì)子類(lèi)構(gòu)造函數(shù)的直接調(diào)用替換為對(duì)原型注冊(cè)表工廠方法的調(diào)用。