設計模式學習筆記-原型模式
1. 概述
通過復制一個已經存在的實例來創建一個新的實例。被復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）: 及實現了克隆接口的具體原型類
3. 實例：求職網站上現在都支持多份簡歷，如果每創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容就可以了，而不用全部重新構建一份新的簡歷。復制一份簡歷，然後做局部修改是最讓人省心的了！
3.1 實現類圖
類圖解讀
在.NET中，System命名空間已經為我們提供了一個ICloneable接口，它包含了一個方法Clone()，實現這個接口就完成了原型模式。
3.2 在寫實現代碼之前，先要理解一下深復制與淺復制。
3.2.1 淺復制：將原來對象中的所有字段逐個復制到一個新對象，如果字段是值類型，則簡單地復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，則復制的是引用，改變目標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（如例子中的工作經歷）的字段, 並且我們對該對象做了一個淺復制, 那麼兩個對象將引用同一個引用（即同一段工作經歷）。
3.2.2 深復制：與淺復制不同之處在於對引用類型的處理，深復制將新對象中引用類型字段指向復制過的新對象，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字段的內容。例如，如果一個對象有一個指向引用類型（如例子中的工作經歷）的字段，並且對該對象做了一個深復制的話.我門將創建一個新的對象（即新的工作經歷）。
3.3 簡歷的淺復制實現
/// <summary>
/// 實現了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>
/// 關聯了一個引用類型
/// </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ICloneable接口的Clone方法
/// </summary>
/// <returns></returns>
public object Clone()
{
// .Net 為我們提供的淺復制對象的方法
return this.MemberwiseClone();
}
}
/// <summary>
/// 工作經歷類
/// </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);
}
這裏期望的是三個斷言都能運行成功，但是卻是失敗的，原因是：由於我們使用的是淺復制，所以myFirstResume, mySecondResume 和 myThirdResume引用的是同一個對象，因此最終的結果是 三個簡歷的WorkExperience.Company都是“My Third Company".
3.4 簡歷的深復制實現
/// <summary>
/// 實現了ICloneable接口的簡歷類
/// </summary>
public class Resume : ICloneable
{
public Resume()
{
mWorkExperience = new WorkExperience();
}
/// <summary>
/// 這裏使用一個私有的構造函數來對其連接到的引用類型進行復制
/// </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>
/// 設置功過經歷
/// </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ICloneable接口的Clone方法
/// </summary>
/// <returns></returns>
public object Clone()
{
// 這裏不再使用MemberwiseClone方法進行復制了，而是新創建了一個全新的簡歷。它完全是在內部實現的，外部不用關心它的實現
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 為我們提供的淺復制對象的方法，因為這裏已經沒有引用對象了（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果。
4. 模式總結
4.1 優點
4.1.1 隱藏了對象的創建細節，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來快速創建創建一個，而不用使用new來構建。
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。對於深拷貝來說，每個關聯到的類型都不許實現IClonable接口，並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，這個資源包括數據、硬件資源等
4.3.2 通過new產生一個對象需要非常繁瑣的數據準備或訪問權限，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用者使用。
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