原形模式 Prototype

“对象创建”模式

通过“对象创建” 模式绕开new，来避免对象创建（new）过程中所导致的紧耦合（依赖具体类），从而支持对象创建的稳定。它是接口抽象之后的第一步工作。
典型模式

Factory Method
Abstract Factory
Prototype
Builder

原形模式

这个模式现在一般用的不多。把工厂方法的两个接口基类合并了。原型模式的对象一般不是直接用，而是用它的 clone。前提，深拷贝的拷贝构造函数一定要写正确了。这里深拷贝，不然会改变原形的状态。

动机（Motivation）

在软件系统中，经常面临着“某些结构复杂的对象”的创建工作；由于需求的变化，这些对象经常面临着剧烈的变化，但是它们却拥有比较稳定一致的接口。 // 克隆它的初始状态，它传进来的那个状态。
如何应对这种变化？如何向“客户程序（使用这些对象的程序）”隔离出“这些易变对象”，从而使得“依赖这些易变对象的客户程序”不随着需求改变而改变？

模式定义

使用原型实例指定创建对象的种类，然后通过拷贝这些原型来创建新的对象。——《设计模式》GoF

代码示例

#include <iostream>
using namespace std;

//抽象类
class ISplitter {
public:
    virtual void split() = 0;
    virtual ISplitter* clone() = 0; //通过克隆自己来创建对象

    virtual ~ISplitter() {}
};


//具体类
class BinarySplitter : public ISplitter {
public:
    BinarySplitter() {}
    BinarySplitter(const BinarySplitter& obj) {
        num = new int;
        *num = *obj.num;
    }
    virtual void split() {
        cout << "二进制" << "文件分割。" << endl;
    }
    virtual ISplitter* clone() {
        return new BinarySplitter(*this);
    }

private:
    int *num;
};

class TxtSplitter : public ISplitter {
public:
    TxtSplitter() {}
    TxtSplitter(const TxtSplitter& obj) {
        num = new int;
        *num = *obj.num;
    }
    virtual void split() {
        cout << "文本" << "文件分割。" << endl;
    }
    virtual ISplitter* clone() {
        return new TxtSplitter(*this);
    }
private:
    int *num;
};

class PictureSplitter : public ISplitter {
public:
    PictureSplitter() {}
    PictureSplitter(const PictureSplitter& obj) {
        num = new int;
        *num = *obj.num;
    }
    virtual void split() {
        cout << "图片" << "文件分割。" << endl;
    }
    virtual ISplitter* clone() {
        return new PictureSplitter(*this);
    }
private:
    int *num;
};

class VideoSplitter : public ISplitter {
public:
    VideoSplitter() { num = new int; *num = -1; }
    VideoSplitter(const VideoSplitter& obj) {
        num = new int;
        *num = *obj.num;
    }
    virtual void split() {
        cout << "视频" << "文件分割。 " << *num << endl;
    }
    virtual ISplitter* clone() {
        return new VideoSplitter(*this);
    }
    void setNum(int n) {
        if (num != nullptr)
            *num = n;
    }
    void showNum() {
        cout << "num = " << *num << endl;
    }
private:
    int *num = nullptr;
};

class MainForm /*: public Form*/
{
    ISplitter*  prototype;//原型对象

public:
    MainForm(ISplitter*  prototype) {
        this->prototype = prototype;
    }
    void Button1_Click() {
        ISplitter * splitter =
            prototype->clone(); //克隆原型
        VideoSplitter * v_splitter = dynamic_cast<VideoSplitter *>(splitter);
        if (v_splitter != nullptr) v_splitter->setNum(123); // 这里不影响原型
        splitter->split();
        delete splitter;
        splitter = nullptr;
    }
};

int main()
{
    VideoSplitter splitter;
    splitter.showNum();
    MainForm mainForm(&splitter);

    mainForm.Button1_Click();

    splitter.showNum();
    splitter.setNum(100);
    splitter.showNum();

    getchar();
    return 0;
}

输出：

num = -1
视频文件分割。 123
num = -1
num = 100

类图

要点总结

Prototype模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型（易变类）之间的耦合关系，它同样要求这些“易变类”拥有“稳定的接口”。
Prototype模式对于“如何创建易变类的实体对象”采用“原型克隆”的方法来做，它使得我们可以非常灵活地动态创建“拥有某些稳定接口”的新对象——所需工作仅仅是注册一个新类的对象（即原型），然后在任何需要的地方Clone。
Prototype模式中的Clone方法可以利用某些框架中的序列化来实现深拷贝。

参考：GeeKBand