Net设计模式实例之原型模式( Prototype Pattern)

一、原型模式简介（Brief Introduction）

原型模式(Prototype Pattern)：用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。

Specify the kind of objects to create using a prototypical instance, and create new objects by copying this prototype。

浅复制与深复制区别：

浅复制，被复制的所有变量都还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。

深复制，把引用对象的变量指向复制过的新对象，而不是原有的被引用的对象。

Net命名空间System提供了一个IConeable接口，此接口只有一个方法Clone()，只需要实现这个接口就可以实现原型模式（Prototype Pattern）了。

二、解决的问题（What To Solve）

当一个对象生成不是通过New而是通过复制旧对象的时候，可以考虑使用原型模式。

三、原型模式分析（Analysis）

1、原型模式结构

 

Prototype类：原型类 Clone()方法:克隆自身的接口。

ConcretePrototypeA、ConcretePrototypeA类：原型类的具体实现。克隆一个自身的操作。

2、代码

1、原型抽象类Prototype

/// <summary>

/// 抽象原型模式类

/// </summary>

public abstract class Prototype

{

    private string _id;

    public Prototype(string id)

    {

        this.Id = id;

    }

    public string Id

    {

        get { return _id; }

        set { _id = value; }

    }

 

    public abstract Prototype Clone();

}

 

2、具体实现类ConcretePrototypeA和ConcretePrototypeB

public class ConcretePrototypeA : Prototype

{

    public ConcretePrototypeA(string id)

        : base(id)

    { }

    /// <summary>

    /// Returns a shallow copy 浅拷贝

    /// </summary>

    /// <returns>a shallow copy</returns>

    public override Prototype Clone()

    {

        return (Prototype)this.MemberwiseClone();

    }

}

 

public class ConcretePrototypeB:Prototype

{

    public ConcretePrototypeB(string id)

        : base(id)

    { }

    /// <summary>

    /// a shallow copy

    /// </summary>

    /// <returns>浅拷贝</returns>

    public override Prototype Clone()

    {

        return (Prototype)this.MemberwiseClone();

    }

}

 

2、客户端代码

static void Main(string[] args)

{

    Prototype pA = new ConcretePrototypeA("A");

    Prototype cA = pA.Clone() as ConcretePrototypeA ;

    Console.WriteLine("Cloned:"+cA.Id);

 

    ConcretePrototypeB pB = new ConcretePrototypeB("B");

    ConcretePrototypeB cB = (ConcretePrototypeB)pB.Clone();

    Console.WriteLine("Cloned:"+cB.Id);

    Console.ReadKey();

}

3、实例运行结果

 

四．原型模式实例分析（Example）

1、场景

颜色索引器存储多种颜色值，从颜色索引器中克隆客户需要几种颜色。结构如下图所示

 

ColorManager类：颜色索引器

ColorPrototype类：原型模式抽象类

Color类：原型模式抽象类的具体实现，Clone方法的实现，克隆自身的操作

2、代码

1、原型模式抽象类ColorPrototype及其具体实现类Color

/// <summary>

/// 原型模式抽象类

/// </summary>

public abstract class ColorPrototype

{

    public abstract ColorPrototype Clone();

}

/// <summary>

/// 具体实现类

/// </summary>

public class Color : ColorPrototype

{

    private int _red;

    private int _green;

    private int _blue;

 

    public Color(int red, int green, int blue)

    {

        this._red = red;

        this._green = green;

        this._blue = blue;

    }

    /// <summary>

    /// 实现浅复制

    /// </summary>

    /// <returns></returns>

    public override ColorPrototype Clone()

    {

        Console.WriteLine("Cloning color RGB: {0,3},{1,3},{2,3}", _red, _green, _blue);

        return this.MemberwiseClone() as ColorPrototype;

    }

}

 

3、客户端代码

static void Main(string[] args)

{

    ColorManager colormanager = new ColorManager();

 

    //初始化标准的red green blue颜色。

    colormanager["red"] = new Color(255, 0, 0);

    colormanager["green"] = new Color(0, 255, 0);

    colormanager["blue"] = new Color(0, 0, 255);

 

    // 添加个性的颜色

    colormanager["angry"] = new Color(255, 54, 0);

    colormanager["peace"] = new Color(128, 211, 128);

    colormanager["flame"] = new Color(211, 34, 20);

 

    // 克隆颜色

    Color color1 = colormanager["red"].Clone() as Color;

    Color color2 = colormanager["peace"].Clone() as Color;

    Color color3 = colormanager["flame"].Clone() as Color;

 

    Console.ReadKey();

}

3、实例运行结果

五、总结（Summary）

本文对原型模式（Prototype Pattern）的概念、设计结构图、代码、使用场景、深复制与浅复制的区别，以及如何Net平台下实现克隆进行了描述。以一个实例进行了说明。原型模式是比较常用和简单的设计模式。