DotNet Framework源代码中的模式（六）——Prototype（原型模式）

 

用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这个原型来创建新的对象。

 

以.NET Framework 2.0 System.Collections中类为例

 

System.Collections. ICollection

public interface ICollection : IEnumerable
{
    //
}

 

System.Collections. ICloneable

public interface ICloneable
{
    object Clone();
}

 

System.Collections. Stack

public class Stack : ICollection, ICloneable
{
    //
    public virtual Object Clone()
    {
        Stack s = new Stack(_size);
        s._size = _size;
        Array.Copy(_array, 0, s._array, 0, _size);
        s._version = _version;
        return s;
    }
    //
}

 

System.Collections. Queue

public class Queue : ICollection, ICloneable
{
    //
    public virtual Object Clone()
    {
        Queue q = new Queue(_size);
        q._size = _size;

        int numToCopy = _size;
        int firstPart = (_array.Length - _head < numToCopy) ? _array.Length - _head : numToCopy;
        Array.Copy(_array, _head, q._array, 0, firstPart);
        numToCopy -= firstPart;
        if (numToCopy > 0)
            Array.Copy(_array, 0, q._array, _array.Length - _head, numToCopy);

        q._version = _version;
        return q;
    }
    //
}

 

调用代码

public class Client
{
    public static void Main()
    {
        Stack myStack = new Stack();
        myStack.Push("Hello");
        myStack.Push("World");
        myStack.Push("!");

        Stack myStackCopy = (Stack)myStack.Clone();
        foreach (string s in myStackCopy)
        {
            Console.Write(s);
        }
        Console.WriteLine();
        Console.ReadLine();
    }
}

 

在.NET Framework中，可以通过实现ICloneable接口来实现原型模式，ICloneable接口只有一个Clone方法。克隆的实现方法有两种：浅拷贝（shallow copy）与深拷贝（deep copy）。

 浅拷贝是指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，那么两个对象将引用同一个字符串。而深拷贝是对对象实例中字段引用的对象也进行拷贝的一种方式，所以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深拷贝的话，我们将创建一个新的对象和一个新的字符串--新对象将引用新字符串。需要注意的是执行深拷贝后，原来的对象和新创建的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。

对于值类型，浅拷贝通过赋值等操作直接实现，将对象中的值类型的字段拷贝到新的对象中；深拷贝和浅拷贝相同，通过赋值等操作直接实现，将对象中的值类型的字段拷贝到新的对象中。 对于引用类型，浅拷贝通过MemberwiseClone 方法创建一个浅副本，方法是创建一个新对象，如果字段是值类型的，则对该字段执行逐位复制，如果字段是引用类型，则复制引用原始对象，与原对象引用同一对象；深拷贝拷贝对象应用，也拷贝对象实际内容，也就是创建了一个新的对象，改变新对象不会影响到原始对象的内容。

 

在下列情况下，应当使用Prototype模式：

1．当一个系统应该独立于它的产品创建，构成和表示时；

2．当要实例化的类是在运行时刻指定时，例如，通过动态装载；

3．为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时；

 4．当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。建立相应数目的原型并克隆它们可能比每次用合适的状态手工实例化该类更方便一些。