Prototype原型模式(创建型模式)
1、原型模式解决的问题
现在有一个抽象的游戏设施建造系统,负责构建一个现代风格和古典风格的房屋和道路.
前提:抽象变化较慢,实现变化较快(不稳定)
整个抽象的游戏设施建造系统相对变化较慢,本例中只有一个Build的创建方法,而Build内部的方法实现,该实现依赖与各种具体的实现,而这些实现变化的非常频繁,现在虽然只有现代风格和古典风格的房屋和道路的构建,而将来可能会卡通风格、另类风格等各种各样的对象加入到Build方法中来渲染游戏的背景.
在不考虑第三方容器组件(如Unity)和设计模式的情况下,为了快速完成这个任务,我们通常会用以下这种方式编码,代码如下:
#region 抽象A /// <summary> /// 抽象的游戏设施建造系统 /// </summary> public class BuildSystem { /// <summary> /// Build方法的逻辑变化较慢(只需要创建2种风格的房屋和道路,总共8个对象),但是风格变化较快,由于需求变化,可能需要创建诸如卡通风格、另类风格等的房屋和道路 /// </summary> public void Builld() { ModernHouse modernHouseA = new ModernHouse(); ModernHouse modernHouseB = new ModernHouse(); ModernRoad modernRoadA = new ModernRoad(); ModernRoad modernRoadB = new ModernRoad(); ClassicalHouse classicalBuildA = new ClassicalHouse(); ClassicalHouse classicalBuildB = new ClassicalHouse(); ClassicalRoad classicalRoadA = new ClassicalRoad(); ClassicalRoad classicalRoadB = new ClassicalRoad(); //下面是具体的对象实例操作,如现代化房屋虽然有两个实例,但是可能两个可能高矮、外形不同等 } } #endregion #region 实现细节b /// <summary> /// 现代风格的房屋 /// </summary> public class ModernHouse { } /// <summary> /// 现代风格的道路 /// </summary> public class ModernRoad { } /// <summary> /// 古典风格的房屋 /// </summary> public class ClassicalHouse { } /// <summary> /// 古典风格的道路 /// </summary> public class ClassicalRoad { } #endregion
从oop的角度分析上面的代码,可以理解为抽象的游戏系统直接依赖具体的实现细节(现代风格和古典风格的房屋和道路)，如下图:
这时客户端的调用代码如下:
/// <summary> /// Prototype原型模式-创建型模式 /// </summary> class Program { static void Main(string[] args) { BuildSystem buildSystem = new BuildSystem(); buildSystem.Builld(); } }
这种设计方式的弊端显而易见,Build方法显得很无力,这个时候增加了一个新的需求,如下:
客户端需要构建一种卡通风格和另类风格的道路和房屋,但是Build方法的主逻辑还是不变,同样是(创建两种风格的房屋和道路,共8个对象).
这时Build方法显得很无力,只能创建一种特定逻辑的游戏背景建筑.(当然你可以在BuildSystem中新添一种新的Build方法来满足需求,但是这种方式的代码的重用性差)而且,掉到了,抽象依赖于实现的坑里面去了,这个时候我们就需要对代码进行重构,进行依赖倒置.如下图:
对所有的Build方法中的8个实例(实现细节b)进行抽象,让它们依赖于抽象B,让Build方法(抽象A)也依赖于抽象B,代码如下:
#region 抽象A /// <summary> /// 抽象的游戏设施建造系统 /// </summary> public class BuildSystem { /// <summary> /// Build方法的逻辑变化较慢(只需要创建2种风格的房屋和道路,总共8个对象),但是风格变化较快,由于需求变化,可能需要创建诸如卡通风格、另类风格等的房屋和道路 /// </summary> public void Builld(House houseone, House houseTwo,Road roadone, Road roadtwo) { House modernHouseA = houseone.Clone(); House modernHouseB = houseone.Clone(); Road modernRoadA = roadone.Clone(); Road modernRoadB = roadone.Clone(); House classicalBuildA = houseTwo.Clone(); House classicalBuildB = houseTwo.Clone(); Road classicalRoadA = roadtwo.Clone(); Road classicalRoadB = roadtwo.Clone(); //下面是具体的对象实例操作,如现代化房屋虽然有两个实例,但是可能两个可能高矮、外形不同等 } } #endregion #region 抽象B /// <summary> /// 抽象房屋 /// </summary> public abstract class House { /// <summary> /// 抽象的House的Clone方法,用于构建House的多个实例,如果抽象A只需要一个实现b的一个实例,则不需要该方法 /// </summary> /// <returns></returns> public abstract House Clone(); } /// <summary> /// 抽象道路 /// </summary> public abstract class Road { /// <summary> /// 抽象的Road的Clone方法,用于构建Road的多个实例,如果抽象A只需要一个实现b的一个实例,则不需要该方法 /// </summary> /// <returns></returns> public abstract Road Clone(); } #endregion #region 实现细节b /// <summary> /// 现代风格的房屋 /// </summary> public class ModernHouse : House { public override House Clone() { //实现ModernHouse的浅拷贝,如果当前对象中含有数组等,则需要使用序列化的方式(深拷贝)实现对象的克隆,否则当一个对象实例修改了数组,另一个对象实例会共享该数组 return (ModernHouse)MemberwiseClone(); } } /// <summary> /// 现代风格的道路 /// </summary> public class ModernRoad : Road { public override Road Clone() { return (ModernRoad)MemberwiseClone(); } } /// <summary> /// 古典风格的房屋 /// </summary> public class ClassicalHouse : House { public override House Clone() { return (House)MemberwiseClone(); } } /// <summary> /// 古典风格的道路 /// </summary> public class ClassicalRoad: Road { public override Road Clone() { return (ClassicalRoad)MemberwiseClone(); } } /// <summary> /// 卡通风格的房屋 /// </summary> public class CartoonHouse : House { public override House Clone() { return (CartoonHouse)MemberwiseClone(); } } /// <summary> /// 卡通风格的道路 /// </summary> public class CartoonRoad : Road { public override Road Clone() { return (CartoonRoad)MemberwiseClone(); } } /// <summary> /// 另类风格的房屋 /// </summary> public class AlternativeHouse : House { public override House Clone() { return (AlternativeHouse)MemberwiseClone(); } } /// <summary> /// 另类风格的道路 /// </summary> public class AlternativeRoad : Road { public override Road Clone() { return (AlternativeRoad)MemberwiseClone(); } } #endregion
这时客户端的调用代码如下:
class Program { static void Main(string[] args) { BuildSystem buildSystem = new BuildSystem(); //构建卡通风格和另类风格的房屋和道路 buildSystem.Builld(new CartoonHouse(), new AlternativeHouse(), new CartoonRoad(), new AlternativeRoad()); //构建现代风格和古典风格的房屋和道路 buildSystem.Builld(new ModernHouse(),new ClassicalHouse(),new ModernRoad(),new ClassicalRoad()); } }
ok,重构后的代码,在抽象A相对稳定的情况,通过对实现细节b的抽象,让实现细节b和抽象A都依赖于抽象B,完成了依赖倒置,实现了代码new的解耦,这就是原型模式!
关于原型模式的几个要点:
1、Prototype模式用于隔离类对象的使用者和具体类型(易变类)的之间的耦合关系,但是这些易变类必须拥有稳定的接口.
2、Prototype模式对于"如何创建易变类的对象"采用"原型克隆"的方式来做,它使我们能非常灵活动态的创建某些拥有"稳定接口"的新对象.所需的工作仅仅是创建一个新类的对象即原型,然后在需要的地方不断的Clone.
3、Prototype模式的Clone方法可以利用Object自带的MemberwiseClone方法,注:该方法只能用于比较简单的类,只能实现浅拷贝,如果类中包含数组等引用类型,则需要使用序列化方法来实现类型的深拷贝
