【23种设计模式】原型模式（五）

前言

在软件系统中，当创建一个类的实例的过程很昂贵或很复杂，并且我们需要创建多个这样类的实例时，如果我们用new操作符去创建这样的类实例，这就会增加创建类的复杂度和创建过程与客户代码复杂的耦合度。如果采用工厂模式来创建这样的实例对象的话，随着产品类的不断增加，导致子类的数量不断增多，也导致了相应工厂类的增加，维护的代码维度增加了，因为有产品和工厂两个维度了，反而增加了系统复杂程度，所以在这里使用工厂模式来封装类创建过程并不合适。由于每个类实例都是相同的，这个相同指的是类型相同，但是每个实例的状态参数会有不同，如果状态数值也相同就没意义了，有一个这样的对象就可以了。当我们需要多个相同的类实例时，可以通过对原来对象拷贝一份来完成创建，这个思路正是原型模式的实现方式。

原型模式的定义

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。如何应对这种变化？如何向“客户程序”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？那就是原型模式，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。

原型模式的组成

• 原型类（Prototype）：原型类，声明一个Clone自身的接口；

• 具体原型类（ConcretePrototype）：实现一个Clone自身的操作。

在原型模式中，Prototype通常提供一个包含Clone方法的接口，具体的原型ConcretePrototype使用Clone方法完成对象的创建。

原型模式的实现

《大话西游之大圣娶亲》这部电影，没看过的人不多吧，里面有这样一个场景。牛魔王使用无敌牛虱大战至尊宝，至尊宝的应对之策就是，从脑后把下一撮猴毛，吹了口仙气，无数猴子猴孙现身，来大战牛魔王的无敌牛虱。至尊宝的猴子猴孙就是该原型模式的最好体现。至尊宝创建自己的一个副本，不用还要重新孕育五百年，然后出世，再学艺，最后来和老牛大战，估计黄花菜都凉了。他有3根救命猴毛，轻轻一吹，想要多少个自己就有多少个，方便，快捷。

抽象原型

 /// <summary>
    /// 抽象原型，定义了原型本身所具有特征和动作，该类型就是至尊宝
    /// </summary>
    public abstract class Prototype
    {
        /// <summary>
        /// 战斗--保护师傅
        /// </summary>
        public abstract void Fight();
        /// <summary>
        /// 化缘--不要饿着师傅
        /// </summary>
        public abstract void BegAlms();

        /// <summary>
        /// 吹口仙气--变化一个自己出来
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public abstract Prototype Clone();
    }

具体原型

创建两个具体原型：行者孙和孙行者

行者孙：

 /// <summary>
    /// 具体原型，例如：行者孙，他只负责化斋饭食和与天界宠物下界的妖怪的战斗
    /// </summary>
    public sealed class XingZheSunPrototype : Prototype
    {
        /// <summary>
        /// 战斗--保护师傅--与自然修炼成妖的战斗
        /// </summary>
        public override void Fight()
        {
            Console.WriteLine("行者孙：腾云驾雾，与天界宠物下界的妖怪的战斗....");
        }
        /// <summary>
        /// 化缘--不要饿着师傅--饭食类
        /// </summary>
        public override void BegAlms()
        {
            Console.WriteLine("行者孙：化缘鸡鱼肉蛋....");
        }

        /// <summary>
        /// 吹口仙气--变化一个自己出来
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public override Prototype Clone()
        {
            return (XingZheSunPrototype)this.MemberwiseClone();
        }
    }

孙行者：

  /// <summary>
    /// 具体原型，例如：孙行者，他只负责与自然界修炼成妖的战斗和化斋水果
    /// </summary>
    public sealed class SunXingZhePrototype : Prototype
    {
        /// <summary>
        /// 战斗--保护师傅-与天界宠物战斗
        /// </summary>
        public override void Fight()
        {
            Console.WriteLine("孙行者：腾云驾雾，与自然界修炼成妖的战斗....");
        }
        /// <summary>
        /// 化缘--不要饿着师傅---水果类
        /// </summary>
        public override void BegAlms()
        {
            Console.WriteLine("孙行者：化缘水果....");
        }

        /// <summary>
        /// 吹口仙气--变化一个自己出来
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public override Prototype Clone()
        {
            return (SunXingZhePrototype)this.MemberwiseClone();
        }
    }

调用

public void RunTest()
        {
            //原型行者孙
            Prototype xingZheSun = new XingZheSunPrototype();
            Prototype xingZheSun2 = xingZheSun.Clone();
            Prototype xingZheSun3 = xingZheSun.Clone();
            //1号行者孙打妖怪
            xingZheSun.Fight();
            //2号行者孙去化缘
            xingZheSun3.BegAlms();
            Console.WriteLine("\r\n*****************************\r\n");
            //原型孙行者
            Prototype sunXingZhe = new SunXingZhePrototype();
            Prototype sunXingZhe2 = sunXingZhe.Clone();
            Prototype sunXingZhe3 = sunXingZhe.Clone();
            Prototype sunXingZhe4 = sunXingZhe.Clone();
            Prototype sunXingZhe5 = sunXingZhe.Clone();

            //1号孙行者打妖怪
            sunXingZhe.Fight();
            //2号孙行者去化缘
            sunXingZhe2.BegAlms();

            //战斗和化缘也可以分类，比如化缘，可以分：水果类化缘，饭食类化缘；战斗可以分为：天界宠物下界成妖的战斗，自然修炼成妖的战斗，大家可以自己去想吧，原型模式还是很有用的

        }

原型模式的优缺点

优点

• 原型模式向客户隐藏了创建新实例的复杂性。

• 原型模式允许动态增加或较少产品类。

• 原型模式简化了实例的创建结构，工厂方法模式需要有一个与产品类等级结构相同的等级结构，而原型模式不需要这样。

• 产品类不需要事先确定产品的等级结构，因为原型模式适用于任何的等级结构。

缺点

• 每个类必须配备一个克隆方法。

• 配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。