一、動(dòng)機(jī)（Motivation）

在軟件系統(tǒng)中，經(jīng)常面臨著“某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的對(duì)象”的創(chuàng)建工作；由于需求的變化，這些對(duì)象經(jīng)常面臨著劇烈的變化，但是它們卻擁有比較穩(wěn)定一致的接口。
如何應(yīng)對(duì)這種變化？如何向“客戶程序（使用這些對(duì)象的程序）”隔離出“這些易變對(duì)象”，從而使得“依賴這些易變對(duì)象的客戶程序”不隨著需求改變而改變？

二、意圖（Intent）

使用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類，然后通過(guò)拷貝這些原型來(lái)創(chuàng)建新的對(duì)象——《設(shè)計(jì)模式》GoF

三、結(jié)構(gòu)（Structure）

我們看了這么多設(shè)計(jì)模式的類圖了，大家應(yīng)該也總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)來(lái)，客戶端依賴的都是抽象的接口，【這個(gè)接口不是C#語(yǔ)言里面的Interface或者抽象類】，原型模式里面有一個(gè)抽象原型對(duì)象，他是穩(wěn)定的，通過(guò)自身的克隆實(shí)現(xiàn)對(duì)象的創(chuàng)建。

四、模式的組成

可以看出，在原型模式的結(jié)構(gòu)圖有以下角色：
（1）、原型類（Prototype）：原型類，聲明一個(gè)Clone自身的接口；
（2）、具體原型類（ConcretePrototype）：實(shí)現(xiàn)一個(gè)Clone自身的操作。
在原型模式中，Prototype通常提供一個(gè)包含Clone方法的接口，具體的原型ConcretePrototype使用Clone方法完成對(duì)象的創(chuàng)建。

五、 原型模式的具體實(shí)現(xiàn)

假設(shè)在一些打斗游戲場(chǎng)景中，有這樣一些角色，普通(NormalActor),可以飛的(FlyActor).

//抽象原型（相當(dāng)于工廠）
public abstract class NormalActor
{
    public abstract NormalActor Clone();
}

public abstract class FlyActor
{
    public abstract FlyActor Clone();
}

//具體實(shí)現(xiàn)
public class NormalActorA : NormalActor
{
    public override NormalActor Clone()
    {
        return (NormalActor)this.MemberwiseClone();
    }
}

public class FlyActorA : FlyActor
{
    public override FlyActor Clone()
    {
        return (FlyActor)this.MemberwiseClone();
    }
}

客戶程序：

public class GameSystem
{
    public void Run(NormalActor normalActor, FlyActor flyactor)//如果把參數(shù)定義成屬性也可以的不影響設(shè)計(jì)模式的實(shí)現(xiàn)。
    {
        //需要3個(gè)小兵
        NormalActor noramlActor1 = normalActor.Clone();//克隆
        NormalActor noramlActor2 = normalActor.Clone();
        NormalActor noramlActor3 = normalActor.Clone();
        //需要兩個(gè)飛人
        FlyActor flyActor1 = flyactor.Clone();
        FlyActor flyActor2 = flyactor.Clone();
    }
}

應(yīng)用程序：

internal class App
{
    public static void Main()
    {
        GameSystem gamesystem = new GameSystem();
        gamesystem.Run(new NormalActorA(), new FlyActorA(), new FlyActorA());
    }
}

有一點(diǎn)要注意，MemberwiseClone方法只是一種淺拷貝，它只能拷貝所有的值類型和String，如果是引用類型（例如數(shù)組），它就會(huì)只拷貝引用，而不會(huì)重新創(chuàng)建對(duì)象，例如對(duì)數(shù)組，就只會(huì)拷貝數(shù)組的地址。

六、原型模式的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)：

Prototype模式同樣用于隔離類對(duì)象的使用者和具體類型（易變類）之間的耦合關(guān)系，它同樣要求這些“易變類”擁有“穩(wěn)定的接口”。
Prototype模式對(duì)于“如何創(chuàng)建易變類的實(shí)體對(duì)象”（創(chuàng)建型模式除了Singleton模式以外，都是用于解決創(chuàng)建易變類的實(shí)體對(duì)象的問題的）采用“原型克隆”的方法來(lái)做，它使得我們可以非常靈活地動(dòng)態(tài)創(chuàng)建“擁有某些穩(wěn)定接口”的新對(duì)象——所需工作僅僅是注冊(cè)一個(gè)新類的對(duì)象（即原型），然后在任何需要的地方不斷地Clone。
Prototype模式中的Clone方法可以利用.NET中的Object類的MemberwiseClone()方法或者序列化來(lái)實(shí)現(xiàn)深拷貝。

1、原型模式的優(yōu)點(diǎn)：

（1）、原型模式向客戶隱藏了創(chuàng)建新實(shí)例的復(fù)雜性
（2）、原型模式允許動(dòng)態(tài)增加或較少產(chǎn)品類。
（3）、原型模式簡(jiǎn)化了實(shí)例的創(chuàng)建結(jié)構(gòu)，工廠方法模式需要有一個(gè)與產(chǎn)品類等級(jí)結(jié)構(gòu)相同的等級(jí)結(jié)構(gòu)，而原型模式不需要這樣。
（4）、產(chǎn)品類不需要事先確定產(chǎn)品的等級(jí)結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵湍Ｊ竭m用于任何的等級(jí)結(jié)構(gòu)

2、原型模式的缺點(diǎn)：

（1）、每個(gè)類必須配備一個(gè)克隆方法
（2）、配備克隆方法需要對(duì)類的功能進(jìn)行通盤考慮，這對(duì)于全新的類不是很難，但對(duì)于已有的類不一定很容易，特別當(dāng)一個(gè)類引用不支持串行化的間接對(duì)象，或者引用含有循環(huán)結(jié)構(gòu)的時(shí)候。

3、原型模式使用的場(chǎng)景：

（1）、資源優(yōu)化場(chǎng)景
　　類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。
（2）、性能和安全要求的場(chǎng)景
　　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)備或訪問權(quán)限，則可以使用原型模式。
（3）、一個(gè)對(duì)象多個(gè)修改者的場(chǎng)景
　　一個(gè)對(duì)象需要提供給其他對(duì)象訪問，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。
在實(shí)際項(xiàng)目中，原型模式很少單獨(dú)出現(xiàn)，一般是和工廠方法模式一起出現(xiàn)，通過(guò)clone的方法創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，然后由工廠方法提供給調(diào)用者。

七、.NET 中原型模式的實(shí)現(xiàn)

在.NET中，微軟已經(jīng)為我們提供了原型模式的接口實(shí)現(xiàn)，該接口就是ICloneable，其實(shí)這個(gè)接口就是抽象原型，提供克隆方法，相當(dāng)于與上面代碼中Prototype抽象類，其中的Clone()方法來(lái)實(shí)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，首先定義類實(shí)現(xiàn)ICloneable接口的Clone方法。其實(shí)在.NET中實(shí)現(xiàn)了ICloneable接口的類有很多。

八、創(chuàng)建型模式的總結(jié)

Singleton模式解決的是實(shí)體對(duì)象個(gè)數(shù)的問題。除了Singleton之外，其他創(chuàng)建型模式解決的都是new所帶來(lái)的耦合關(guān)系。
Factory Method，Abstract Factory，Builder都需要一個(gè)額外的工廠類來(lái)負(fù)責(zé)實(shí)例化“易變對(duì)象”，而Prototype則是通過(guò)原型（一個(gè)特殊的工廠類）來(lái)克隆“易變對(duì)象”。（其實(shí)原型就是一個(gè)特殊的工廠類，它只是把工廠和實(shí)體對(duì)象耦合在一起了）
如果遇到“易變類”，起初的設(shè)計(jì)通常從Factory Method開始，當(dāng)遇到更多的復(fù)雜變化時(shí)，再考慮重構(gòu)為其他三種工廠模式（Abstract Factory，Builder，Prototype）。
一般來(lái)說(shuō)，如果可以使用Factory Method，那么一定可以使用Prototype。但是Prototype的使用情況一般是在類比較容易克隆的條件之上，如果是每個(gè)類實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，都可以只用實(shí)現(xiàn)MemberwiseClone，沒有引用類型的深拷貝，那么就更適合了。Prototype如果要實(shí)現(xiàn)深拷貝，還需要在每個(gè)要克隆的類上加序列化標(biāo)簽，這點(diǎn)復(fù)雜度要考慮進(jìn)程序中。

到此這篇關(guān)于.Net設(shè)計(jì)模式之原型模式（Prototype）的文章就介紹到這了。希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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