C# -- 设计模式 -- PrototypePattern 原型模式

记录《Head First 设计模式》
参考 Graphic Design Patterns网站 与 深入设计模式
目的是检查学习情况，同时方便以后复习。

一、间述

1-1 意图

**原型模式 PrototypePattern：使你能够复制已有的对象，而无需使代码依赖它们所属的类。 又称为单件模式或单态模式。该模式是一种 创建型模式 。

1-2 动机

1-3 结构图

1-4 时序图

二、代码示例：

1-1 浅拷贝与深拷贝代码实现

代码实现

/// 

/// 原型模式：是一种创建型结构，可以复制当前对象，而不需要依赖
/// 
public class Person
{
     
    public int Age;
    public DateTime BirthDate;
    public string Name;
    public IdInfo IdInfo;

    /// 

    /// 浅拷贝:当前对象被拷贝，但当前对象的字段不会被拷贝(举例Name、IdInfo)。
    /// 
    /// 
    public Person ShallowCopy()
    {
     
        return (Person)this.MemberwiseClone();
    }
    /// 

    /// 深拷贝:对对象实例中字段引用的对象也进行拷贝。
    /// 
    /// 返回一个全新的Persom对象
    public Person DeepCopy()
    {
     
        Person clone = (Person)this.MemberwiseClone();
        //深拷贝重新定义引用类型的字段
        clone.IdInfo = new IdInfo(IdInfo.IdNumber);
        clone.Name = string.Copy(Name);
        return clone;

    }
}
/// 

/// Id信息
/// 
public class IdInfo
{
     
    public int IdNumber;
    public IdInfo(int idNumber)
    {
     
        this.IdNumber = idNumber;
    }
}

测试调用

class Program
{
     
    static void Main(string[] args)
    {
     
        Person p1 = new Person();
		p1.BirthDate = Convert.ToDateTime("1995-01-01");
		p1.Age = DateTime.Now.Year-p1.BirthDate.Year;
		p1.Name = "Prototype";
		p1.IdInfo = new IdInfo(123123);

		// 将P1浅拷贝为P2
		Person p2 = p1.ShallowCopy();
		// 将P1深拷贝为P3
		Person p3 = p1.DeepCopy();

		// 展示P1、P2、P3的值
		Console.WriteLine("展示 p1, p2, p3值:");
		Console.WriteLine("   p1 : ");
		DisplayValues(p1);
		Console.WriteLine("   p2 :");
		DisplayValues(p2);
		Console.WriteLine("   p3:");
		DisplayValues(p3);

		// 改变原型P1的值
		p1.Age = 32;
		p1.BirthDate = Convert.ToDateTime("1900-01-01");
		p1.Name = "Frank";
		p1.IdInfo.IdNumber = 123456;
		Console.WriteLine("P1改变后，展示 p1, p2, p3值");
		Console.WriteLine("   P1: ");
		DisplayValues(p1);
		Console.WriteLine("   p2 :");
		DisplayValues(p2);
		Console.WriteLine("   p3 :");
		DisplayValues(p3);
		
        Console.ReadKey();
    }

执行结果

其中 Console.ReadKey(); 进行断言，调试–>找到"即时窗口"，输入“&P1.IdInfo回车”，查看P1、P2、P3的IdInfo的内存地址是否是同一个。

1-2 浅拷贝与深拷贝区别

• 浅拷贝：指当对象的字段值被拷贝时，字段引用的对象不会被拷贝。
    当前对象字符串类型字段改变数据，浅拷贝对象的字段会改变值。
    例如：如果一个对象有一个指向字符串的字段，同时我们对该对象做了一个浅拷贝，那么这两个对象将引用同一个字符串。
• 深拷贝：指当对象的字段值被拷贝时，字段引用的对象会被拷贝。
    当前对象字段串类型的字段改变数据，深拷贝对象的字段不会改变值。
    例如：如果一个对象有一个指向字符串的字段，同时我们对该对象进行了深拷贝的话，那么我们将创建一个对象和一个新的字符串，新的对象将引用新的字符串。

  也就是说，执行深拷贝创建的新对象和原来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。而执行浅拷贝创建的新对象与原来对象共享成员，改变一个对象，另外一个对象的成员也会改变。

三 总结

1-1 模式优缺点

优点：

• 提供让客户产生未知类型对象的选项。
• 可以克隆预生成原型，避免反复运行初始化代码。
• 在某些环境下，复制对象比创建对象更有用

缺点：

• 克隆包含循环引用的复杂对象可能会非常麻烦

1-2 适合场景

适用场景：

• 在一个复杂的类层次中，当系统必须从其中的许多类型中创建对象，可以考虑原型。
• 如果需要复制一些对象，同时希望复制的对象独立于这些对象所属的具体类，可以使用原型模式。
• 如果子类的区别仅在于对象的初始化方式，那么你可以使用该模式来减少子类的数量。别人创建这些子类的目的可能是为了创建特定类的对象。

1-3 模式应用

模式应用：

• 细胞分裂。

1-4 总结

1. 客户代码在不知道要实例化何种特定类的情况下，可以制造出新的实例。
2. 通常需要创建一个中心化原型注册表，用于存储常用原型
3. 原型模式可以通过 clone 或 copy 等方法识别。
4. 当创建给定类的实例很昂贵或复杂时，可以使用原型模式。