设计模式（16）---原型模式

2019-11-14 16:18:35

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供稿：网友

一、定义

原型模式：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

解释：有一个设计非常复杂的对象，如果需要得到多个这样对象的时候，可以先创建一个原型对象，然后使用原型对象clone出新的对象，从而实现减少内存消耗和类实例复用的目的。

二、UML类图及基本代码

基本代码：

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();        }    }

客户端调用：

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

三、具体实例

编写一个简历，包含姓名、性别、年龄、工作经历等，然后复制多份进行显示。

实例代码及运行结果：

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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实例延伸：

上述实例总MemberwiseClone（）方法是：如果字段是值类型，则对该字段执行逐位复制，如果字段是引用类型，则复制引用，但不复制引用的对象。这称之为浅拷贝，被复制对象的所有变量都含有与原来对象相同的值，而所有的对其他对象的引用都仍然指向原来的对象。接下来，将工作经历单独拿出来作为一个类在简历类中引用。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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结果如下：

分析：工作经历是有3段，但运行结果只显示一段。由此可见浅拷贝对于类中引用对象的复制并不成功。

四、概念讲解

浅拷贝：当对象的字段值被拷贝时，字段引用的对象不会被拷贝。例如，如果一个对象有一个指向字符串的字段，并且我们对该对象做了一个浅拷贝，那么这两个对象将引用同一个字符串。

深拷贝：对对象实例中字段引用的对象也进行拷贝，如果一个对象有一个指向字符串的字段，并且我们对该对象进行了深拷贝的话，那么我们将创建一个对象和一个新的字符串，新的对象将引用新的字符串。

也就是说，执行深拷贝创建的新对象和原来对象不会共享任何东西，改变一个对象对另外一个对象没有任何影响，而执行浅拷贝创建的新对象与原来对象共享成员，改变一个对象，另外一个对象的成员也会改变。

五、实例改进

同样是上述的实例，对于有引用字段的，本例使用深拷贝，代码如下：

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 //实现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方法调用的私有构造函数，以便克隆工作经历的数据        }        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);//调用私有构造方法，让工作经历克隆完成，然后在给这个简历对象的相关字段赋值，最终返回一个深拷贝的对象             obj.name = this.name;            obj.sex = this.sex;            obj.age = this.age;            return obj;        }    }