C#面向對象設計模式縱橫談 學習筆記6 Prototype 原型（創建型模式）

Prototype模式的動機

在軟件系統中，經常面臨著"某些結構復雜的對象"的創建工作；由於需求的變化，這些對象經常面臨著劇烈的變化，但是它們卻擁有比較穩定一致的接口。
如何應對這種變化？如何向"客戶程序（使用這些對象的程序）"隔離出"這些易變對象" ，從而使得"依賴這些易變對象的客戶程序"不隨著需求改變而改變？

Prototype模式的意圖

使用原型實例指定創建對象的種類，然後通過拷貝這些原型來創建新的對象。

下面看看代碼

首先我們有三個穩定的抽象基類

public abstract class NormalActor
...{
    public abstract NormalActor Clone();
}

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

public abstract class WaterActor
...{
    public abstract WaterActor Clone();
}

這三個抽象基類是比較穩定的類

現在每個抽象基類裡都有兩個派生類，並且實現了抽象方法Clone。

public class NormalActorA : NormalActor
...{
    public override NormalActor Clone()
    ...{
        return (NormalActor)this.MemberwiseClone();
    }
}

public class NormalActorB : NormalActor
...{
    public override NormalActor Clone()
    ...{
        return (NormalActor)this.MemberwiseClone();
    }
}

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

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

那麼這些派生類可以說不是很穩定的，他們可以被擴展。

那麼現在有一個GameSystem類，這個類有一個方法

public class GameSystem
...{
    public static void Run(NormalActor normalActor,
                           FlyActor flyActor,
                            WaterActor waterActor)
    ...{
        NormalActor normalActor1 = normalActor.Clone();
        NormalActor normalActor2 = normalActor.Clone();
        NormalActor normalActor3 = normalActor.Clone();
        NormalActor normalActor4 = normalActor.Clone();

        FlyActor flyActor1 = flyActor.Clone();
        FlyActor flyActor2 = flyActor.Clone();

        WaterActor waterActor1 = waterActor.Clone();
        WaterActor waterActor2 = waterActor.Clone();
    }

注意在這個方法裡的參數normalActor等對象可以置為字段，這個是不重要的。重要的是我們根據給定的三個類型的實例，通過Clone方法，來創建相應的拷貝對象。

那麼當我們調用Run方法的時候

static void Main(string[] args)
...{
    GameSystem.Run(new NormalActorA(),
                    new FlyActorA(),
                    new WaterAcotrA());
}

我們通過傳入的對象的類型，使Run方法裡的創建的對象與傳入的對象一致。但是我們使用MemberwiseClone方法的時候要注意，這是一個淺拷貝對象的方法，對於一個字段都為值類型的類是適用的，但是，如果有引用類型，這樣會導致同一塊內存被兩個引用指向。我們可以在Clone方法裡對此進行處理，講對象字段新new出來，並且逐項賦值。也可以實現序列化接口，讓類序列化，那麼拷貝的時候是新生成的對象。

Prototype模式的幾個要點

• Prototype模式同樣用於隔離類對象的使用者和具體類型（易變類）之間的耦合關系，它同樣要求這些"易變類"擁有"穩定的接口"。
• Prototype模式對於"如何創建易變類的實體對象"采用"原型克隆"的方法來做，它使得我們可以非常靈活地動態創建"擁有某些穩定接口"的新對象--所需工作僅僅是注冊一個新類的對象（即原型），然後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()方法或者序列化來實現深拷貝。

有關創建性模式的討論

• Singleton模式解決的是實體對象個數的問題。除了Singleton之外，其他創建型模式解決的都是new所帶來的耦合關系。
• Factory Method, Abstract Factory, Builder都需要一個額外的工廠類來負責實例化"易變對象"，而Prototype則是通過原型（一個特殊的工廠類）來克隆"易變對象"。
• 如果遇到"易變類"，起初的設計通常從FactoryMethod開始，當遇到更多的復雜變化時，再考慮重構為其他三種工廠模式（ Abstract Factory,Builder ， Prototype ）。