設計模式（16）---原型模式

2019-11-14 16:18:35

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供稿：網友

一、定義

原型模式：用原型實例指定創建對象的種類，并且通過拷貝這些原型創建新的對象。

解釋：有一個設計非常復雜的對象，如果需要得到多個這樣對象的時候，可以先創建一個原型對象，然后使用原型對象clone出新的對象，從而實現減少內存消耗和類實例復用的目的。

二、UML類圖及基本代碼

基本代碼：

abstract class PRototype    {        private string id;        public string ID        {            get { return id; }        }        public Prototype(string id)        {            this.id = id;        }        public abstract Prototype Clone();    }    class ConcretePrototype : Prototype    {        public ConcretePrototype(string id)            : base(id)        { }        public override Prototype Clone()        {            return (Prototype)this.MemberwiseClone();        }    }

客戶端調用：

ConcretePrototype cp1 = new ConcretePrototype("a");            ConcretePrototype cp2 = (ConcretePrototype)cp1.Clone();

三、具體實例

編寫一個簡歷，包含姓名、性別、年齡、工作經歷等，然后復制多份進行顯示。

實例代碼及運行結果：

class Program    {        static void Main(string[] args)        {            Resume resume1 = new Resume("tom");            resume1.SetPersonInfo("man", "17");            resume1.SetWorkExperience("1980-1990", "xx company");            Resume resume2 = (Resume)resume1.Clone();            resume2.SetWorkExperience("1990-2000", "yy company");            Resume resume3 = (Resume)resume1.Clone();            resume3.SetPersonInfo("man", "19");            resume1.Display();            resume2.Display();            resume3.Display();            Console.Read();        }    }    class Resume : ICloneable    {        private string name;        private string sex;        private string age;        private string timeArea;        private string company;        public Resume(string name)        {            this.name = name;        }        public void SetPersonInfo(string sex, string age)        {            this.sex = sex;            this.age = age;        }        public void SetWorkExperience(string timeArea, string company)        {            this.timeArea = timeArea;            this.company = company;        }        public void Display()        {            Console.WriteLine("{0} {1} {2}", name, sex, age);            Console.WriteLine("workexperience:{0} {1}", timeArea, company);        }        public object Clone()        {            return (object)this.MemberwiseClone();        }    }

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實例延伸：

上述實例總MemberwiseClone（）方法是：如果字段是值類型，則對該字段執行逐位復制，如果字段是引用類型，則復制引用，但不復制引用的對象。這稱之為淺拷貝，被復制對象的所有變量都含有與原來對象相同的值，而所有的對其他對象的引用都仍然指向原來的對象。接下來，將工作經歷單獨拿出來作為一個類在簡歷類中引用。如下：

class Program    {        static void Main(string[] args)        {            Resume resume1 = new Resume("tom");            resume1.SetPersonInfo("man", "17");            resume1.SetWorkExperience("1980-1990", "xx company");            Resume resume2 = (Resume)resume1.Clone();            resume2.SetWorkExperience("1990-2000", "yy company");            Resume resume3 = (Resume)resume1.Clone();            resume1.SetWorkExperience("2000-2010", "zz company");            resume1.Display();            resume2.Display();            resume3.Display();            Console.Read();        }    }    class WorkExperience    {        private string timeArea;        public string TimeArea        {            get { return timeArea; }            set { timeArea = value; }        }        private string company;        public string Company        {            get { return company; }            set { company = value; }        }    }    class Resume : ICloneable    {        private string name;        private string sex;        private string age;        private WorkExperience work;        public Resume(string name)        {            this.name = name;            work = new WorkExperience();        }        public void SetPersonInfo(string sex, string age)        {            this.sex = sex;            this.age = age;        }        public void SetWorkExperience(string timeArea, string company)        {            work.TimeArea = timeArea;            work.Company = company;        }        public void Display()        {            Console.WriteLine("{0} {1} {2}", name, sex, age);            Console.WriteLine("workexperience:{0} {1}", work.TimeArea, work.Company);        }        public object Clone()        {            return (object)this.MemberwiseClone();        }    }

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結果如下：

分析：工作經歷是有3段，但運行結果只顯示一段。由此可見淺拷貝對于類中引用對象的復制并不成功。

四、概念講解

淺拷貝：當對象的字段值被拷貝時，字段引用的對象不會被拷貝。例如，如果一個對象有一個指向字符串的字段，并且我們對該對象做了一個淺拷貝，那么這兩個對象將引用同一個字符串。

深拷貝：對對象實例中字段引用的對象也進行拷貝，如果一個對象有一個指向字符串的字段，并且我們對該對象進行了深拷貝的話，那么我們將創建一個對象和一個新的字符串，新的對象將引用新的字符串。

也就是說，執行深拷貝創建的新對象和原來對象不會共享任何東西，改變一個對象對另外一個對象沒有任何影響，而執行淺拷貝創建的新對象與原來對象共享成員，改變一個對象，另外一個對象的成員也會改變。

五、實例改進

同樣是上述的實例，對于有引用字段的，本例使用深拷貝，代碼如下：

class Program    {        static void Main(string[] args)        {            Resume resume1 = new Resume("tom");            resume1.SetPersonInfo("man", "17");            resume1.SetWorkExperience("1980-1990", "xx company");            Resume resume2 = (Resume)resume1.Clone();            resume2.SetWorkExperience("1990-2000", "yy company");            Resume resume3 = (Resume)resume1.Clone();            resume1.SetWorkExperience("2000-2010", "zz company");            resume1.Display();            resume2.Display();            resume3.Display();            Console.Read();        }    }    class WorkExperience:ICloneable //實現ICloneable接口    {        private string timeArea;        public string TimeArea        {            get { return timeArea; }            set { timeArea = value; }        }        private string company;        public string Company        {            get { return company; }            set { company = value; }        }        public object Clone()        {            return (object)this.MemberwiseClone();        }    }    class Resume : ICloneable    {        private string name;        private string sex;        private string age;        private WorkExperience work;        public Resume(string name)        {            this.name = name;            work = new WorkExperience();        }        private Resume(WorkExperience work)        {            this.work = (WorkExperience)work.Clone();//提供Clone方法調用的私有構造函數，以便克隆工作經歷的數據        }        public void SetPersonInfo(string sex, string age)        {            this.sex = sex;            this.age = age;        }        public void SetWorkExperience(string timeArea, string company)        {            work.TimeArea = timeArea;            work.Company = company;        }        public void Display()        {            Console.WriteLine("{0} {1} {2}", name, sex, age);            Console.WriteLine("workexperience:{0} {1}", work.TimeArea, work.Company);        }        public object Clone()        {            Resume obj = new Resume(this.work);//調用私有構造方法，讓工作經歷克隆完成，然后在給這個簡歷對象的相關字段賦值，最終返回一個深拷貝的對象             obj.name = this.name;            obj.sex = this.sex;            obj.age = this.age;            return obj;        }    }