C# 設(shè)計(jì)模式系列教程-原型模式

來(lái)源：本站原創(chuàng)|時(shí)間：2020-01-10|欄目：C#教程|點(diǎn)擊：次

1. 概述

　　通過(guò)復(fù)制一個(gè)已經(jīng)存在的實(shí)例來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)例。被復(fù)制的實(shí)例被稱為原型，這個(gè)原型是可定制的。

2. 模式中的角色

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

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

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

　　3.1 實(shí)現(xiàn)類(lèi)圖

　　類(lèi)圖解讀

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

　　3.2 在寫(xiě)實(shí)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(lái)對(duì)象中的所有字段逐個(gè)復(fù)制到一個(gè)新對(duì)象，如果字段是值類(lèi)型，則簡(jiǎn)單地復(fù)制一個(gè)副本到新對(duì)象，改變新對(duì)象的值類(lèi)型字段不會(huì)影響原對(duì)象；如果字段是引用類(lèi)型，則復(fù)制的是引用，改變目標(biāo)對(duì)象中引用類(lèi)型字段的值將會(huì)影響原對(duì)象。例如, 如果一個(gè)對(duì)象有一個(gè)指向引用類(lèi)型（如例子中的工作經(jīng)歷）的字段, 并且我們對(duì)該對(duì)象做了一個(gè)淺復(fù)制, 那麼兩個(gè)對(duì)象將引用同一個(gè)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(duì)引用類(lèi)型的處理，深復(fù)制將新對(duì)象中引用類(lèi)型字段指向復(fù)制過(guò)的新對(duì)象，改變新對(duì)象中引用的任何對(duì)象，不會(huì)影響到原來(lái)的對(duì)象中對(duì)應(yīng)字段的內(nèi)容。例如，如果一個(gè)對(duì)象有一個(gè)指向引用類(lèi)型（如例子中的工作經(jīng)歷）的字段，并且對(duì)該對(duì)象做了一個(gè)深復(fù)制的話.我門(mén)將創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象（即新的工作經(jīng)歷）。

　　3.3 簡(jiǎn)歷的淺復(fù)制實(shí)現(xiàn)

 /// <summary>
 /// 實(shí)現(xiàn)了ICloneable接口的簡(jiǎn)歷類(lèi)
 /// </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(gè)引用類(lèi)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(shí)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(duì)象的方法
  return this.MemberwiseClone();
 }
 }

 /// <summary>
 /// 工作經(jīng)歷類(lèi)
 /// </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(cè)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(gè)斷言都能運(yùn)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(gè)對(duì)象，因此最終的結(jié)果是三個(gè)簡(jiǎn)歷的WorkExperience.Company都是“My Third Company".

　　3.4 簡(jiǎn)歷的深復(fù)制實(shí)現(xiàn)

 /// <summary>
 /// 實(shí)現(xiàn)了ICloneable接口的簡(jiǎn)歷類(lèi)
 /// </summary>
 public class Resume : ICloneable
 {
 public Resume()
 {
  mWorkExperience = new WorkExperience();
 }

 /// <summary>
 /// 這里使用一個(gè)私有的構(gòu)造函數(shù)來(lái)對(duì)其連接到的引用類(lèi)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(guò)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(shí)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(gè)全新的簡(jiǎn)歷。它完全是在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的，外部不用關(guān)心它的實(shí)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(duì)象的方法，因?yàn)檫@里已經(jīng)沒(méi)有引用對(duì)象了（string雖然是引用類(lèi)型，但.NET為我們做了特別處理，可以像值類(lèi)型一樣使用它）。
  return this.MemberwiseClone();
 }
 }

　　測(cè)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(yùn)行測(cè)試，測(cè)試通過(guò)，這正是我們期望的結(jié)果。

4. 模式總結(jié)

　　4.1 優(yōu)點(diǎn)

　　　　4.1.1 隱藏了對(duì)象的創(chuàng)建細(xì)節(jié)，對(duì)有些初始化需要占用很多資源的類(lèi)來(lái)說(shuō)，對(duì)性能也有很大提高。

　　　　4.1.2 在需要新對(duì)象時(shí)，可以使用Clone來(lái)快速創(chuàng)建創(chuàng)建一個(gè)，而不用使用new來(lái)構(gòu)建。

　　4.2 缺點(diǎn)

　　　　4.2.1 每一個(gè)類(lèi)都需要一個(gè)Clone方法，而且必須通盤(pán)考慮。對(duì)于深拷貝來(lái)說(shuō)，每個(gè)關(guān)聯(lián)到的類(lèi)型都不許實(shí)現(xiàn)IClonable接口，并且每增加或修改一個(gè)字段是都需要更新Clone方法。

　　4.3 適用場(chǎng)景

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

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

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

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持我們。

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