【设计模式】原型模式
1、 定义
1.1 标准定义
原型模式（ Prototype Pattern） 的简单程度仅次于单例模式和迭代器模式。 正是由于简单， 使用的场景才非常地多， 其定义如下：
Specify the kinds of objects to create using a prototypical
instance,and create new objects bycopying this prototype.（ 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。 ）
1.2 通用类图
Prototype模式提供了一个通过已存在对象进行新对象创建的接口（Clone）， Clone()实现和具体的语言相关，在C++中通过拷贝构造函数实现。
2、 实现
2.1 类图
2.2 代码
2.2.1 原型类
// Prototype.h #ifndef _PROTOTYPE_H_ #define _PROTOTYPE_H_ /*Prototype模式提供了一个通过已存在对象进行新对象创建的接口（Clone） Clone()实现和具体的语言相关，在C++中通过拷贝构造函数实现 作用: 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 */ /*Prototype原型基类，定义Clone接口函数 */ class Prototype { protected: Prototype(); public: virtual Prototype* Clone() const=0;//定义Clone接口，根据不同的派生类来实例化对象 virtual ~Prototype(); }; //派生自Prototype，实现其接口函数 class ConcretePrototype1:public Prototype { public: ConcretePrototype1();//构造函数 ~ConcretePrototype1();//析构函数 ConcretePrototype1(const ConcretePrototype1&);//拷贝构造函数 virtual Prototype* Clone() const;//实现基类定义的Clone接口，内部调用拷贝构造函数实现复制功能 }; //派生自Prototype，实现其接口函数 class ConcretePrototype2:public Prototype { public: ConcretePrototype2();//构造函数 ~ConcretePrototype2();//析构函数 ConcretePrototype2(const ConcretePrototype2&);//拷贝构造函数 virtual Prototype* Clone() const;//实现基类定义的Clone接口，内部调用拷贝构造函数实现复制功能 }; #endif
// Prototype.cpp #include "Prototype.h" #include "iostream" using namespace std; ////Prototype Prototype::Prototype() { cout<<"Prototype"<<endl; } Prototype::~Prototype() { cout<<"~Prototype"<<endl; } //ConcretePrototype1 ConcretePrototype1::ConcretePrototype1() { cout<<"ConcretePrototype1"<<endl; } ConcretePrototype1::~ConcretePrototype1() { cout<<"~ConcretePrototype1"<<endl; } ConcretePrototype1::ConcretePrototype1(const ConcretePrototype1& cp) { cout<<"ConcretePrototype1 copy"<<endl; } Prototype* ConcretePrototype1::Clone() const { return new ConcretePrototype1(*this); } //ConcretePrototype2 ConcretePrototype2::ConcretePrototype2() { cout<<"ConcretePrototype2"<<endl; } ConcretePrototype2::~ConcretePrototype2() { cout<<"~ConcretePrototype2"<<endl; } ConcretePrototype2::ConcretePrototype2(const ConcretePrototype2& cp) { cout<<"ConcretePrototype2 copy"<<endl; } Prototype* ConcretePrototype2::Clone() const { return new ConcretePrototype2(*this); }
2.2.2 调用
// main.cpp #include "Prototype.h" #include <iostream> using namespace std; int main() { /*原型模式作用：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。 Prototype模式重在从自身复制自己创建新类，隐藏（不需知道）对象创建的细节 */ /*1、用原型实例p1指定创建对象的种类ConcretePrototype1 */ Prototype* p1 = new ConcretePrototype1(); /*2、通过拷贝这些原型创建新的对象 */ Prototype* p2 = p1->Clone(); cout<< "------------------------" << endl; Prototype* p3 = new ConcretePrototype2(); Prototype* p4 = p3->Clone(); cout<< "------------------------" << endl; delete p1; delete p2; cout<< "------------------------" << endl; delete p3; delete p4; return 0; }
3、总结
3.1原型模式的优点
● 性能优良
原型模式是在内存二进制流的拷贝，
要比直接new一个对象性能好很多，
特别是要在一个循环体内产生大量的对象时，
原型模式可以更好地体现其优点。
● 逃避构造函数的约束
这既是它的优点也是缺点， 直接在内存中拷贝，
构造函数是不会执行的 。 优点就是减少了约束，
缺点也是减少了约束， 需要大家在实际应用时考虑。
3.2原型模式的使用场景
● 资源优化场景
类初始化需要消化非常多的资源，
这个资源包括数据、 硬件资源等。
● 性能和安全要求的场景
通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，
则可以使用原型模式。
● 一个对象多个修改者的场景
一个对象需要提供给其他对象访问，
而且各个调用者可能都需要修改其值时， 可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。
3.3 几种构建模式区别
Prototype模式和Builder模式、AbstractFactory模式都是通过一个类（对象实例）来专门负责对象的创建工作（工厂对象），它们之间的区别是：Builder模式重在复杂对象的一步步创建（并不直接返回对象），AbstractFactory模式重在产生多个相互依赖类的对象，而Prototype模式重在从自身复制自己创建新类。
