设计模式 - 原型模式

原型模式是什么

原型（Prototype）模式的定义如下：用一个已经创建的实例作为原型，通过复制该原型对象来创建一个和原型相同或相似的新对象。在这里，原型实例指定了要创建的对象的种类。用这种方式创建对象非常高效，根本无须知道对象创建的细节。例如，Windows 操作系统的安装通常较耗时，如果复制就快了很多。在生活中复制的例子非常多，这里不一一列举了。

使用情景：

首先从实际生活来了解原型模式的由来，假设你有一份非常好的讲义，你的朋友也想要一份，那么怎么办？重新手抄一份？显然不是，当然是用复印机复印一份来得方便、直接，并且准确性也高，这种用原型来复制而不是重新创建的思维方式就是原型模式的核心思想。

构成：

◊ Prototype：原型类，声明一个Clone自身的接口；也可以是一个抽象类
◊ ConcretePrototype：具体原型类，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。

抽象类

  public abstract class Prototype
    {
        //成员变量
        private string _id;
        public string Id
        {
            get { return _id; }
        }
        //构造函数
        public Prototype(string id)
        {
            this._id = id;
        }
       //抽象原型方法
        public abstract Prototype Clone();
    }

具体类

public class ConcretePrototype1 : Prototype
{
    //有参构造函数
    public ConcretePrototype1(string id) : base(id)
    {
    }

 
    public override Prototype Clone()
    {
        return (Prototype)this.MemberwiseClone();
    }
}

客户端

static void Main(string[] args)
        {
            ConcretePrototype1 p1 = new ConcretePrototype1("I");  
            ConcretePrototype1 c1 = (ConcretePrototype1)p1.Clone();
            //输出克隆的是几号
            Console.WriteLine("Cloned: {0}", c1.Id);


        }

总结：

原型模式是一种创建型设计模式，它允许通过克隆现有对象来创建新对象，从而避免了从头开始构建对象的开销。原型模式基于复制现有对象的概念，使得您可以创建新的对象并设置其属性，而无需了解其构造过程。以下是原型模式的特点、优点、缺点以及其他维度的讨论：

特点：

基于复制： 原型模式基于对象的克隆，它通过复制现有对象的状态来创建新的对象。

避免构造过程： 使用原型模式，您可以创建新对象而无需关心其构造细节。这在某些情况下可以提高效率。

浅拷贝和深拷贝： 原型模式可以实现浅拷贝和深拷贝。浅拷贝只复制对象本身，而深拷贝还会递归复制对象内部的所有对象。

优点：

减少构造开销： 原型模式避免了从头构建对象的开销，因为您可以基于现有对象创建新对象。

灵活性增加： 原型模式允许您动态创建对象的副本，使得您可以在运行时创建和修改对象的状态。

简化对象创建： 对于某些对象的构造过程较为复杂的情况，原型模式可以帮助简化对象的创建过程。

缺点：

深拷贝复杂性： 当对象的内部结构较复杂，包含多层嵌套的对象时，实现深拷贝可能会相对复杂。

破坏封装性： 在某些语言中，克隆对象可能需要访问对象的内部状态，这可能破坏对象的封装性。

其他维度的点：

浅拷贝与深拷贝的选择： 在实现原型模式时，您需要考虑是使用浅拷贝还是深拷贝。浅拷贝更简单，但可能导致对象内部的共享状态问题。深拷贝更复杂，但可以完全隔离对象之间的状态。

克隆与构造函数： 有时在创建新对象时，使用克隆方法可能比使用构造函数更有效。原型模式为这种情况提供了一种解决方案。

原型注册表： 一些情况下，您可能需要维护一个原型对象的注册表，以便在需要时通过名称或标识符查找克隆对象。

线程安全性： 在多线程环境中使用原型模式时，需要考虑克隆操作的线程安全性。

应用场景： 原型模式适用于那些需要创建多个相似对象，并且构造这些对象的开销较大的情况。

总之，原型模式允许您通过克隆现有对象来创建新对象，从而避免了对象构造的开销。它提供了一种简单、灵活的方式来创建对象，并在一些特定情况下可以提高系统的性能和效率。在选择使用原型模式时，您应该权衡其优点和缺点，以及在特定情况下的适用性。

原型模式是一种创建型设计模式，它的主要目标是通过克隆已有的对象来创建新对象，而不是从头开始重新构建。这对于需要创建相似对象并且对象初始化过程较为复杂的情况非常有用。以下是一些关于原型模式的要点：

克隆对象： 原型模式通过复制现有对象的状态来创建新对象，而不需要显式地指定新对象的构造方式。这种方式可以避免重复的初始化步骤。

浅克隆与深克隆： 在克隆过程中，有两种基本的克隆方式。浅克隆只复制对象的基本属性，而不会递归复制其引用类型属性。深克隆会递归地复制对象及其所有引用类型属性。

原型注册表： 在某些情况下，原型对象可能会存储在一个注册表中，这样可以通过标识符来检索已经存在的原型对象，避免重复创建相似的对象。

适用场景： 原型模式特别适用于需要创建大量相似对象的情况，或者对象的创建过程比较复杂。它可以提高创建对象的效率，并减少构造过程中的重复性工作。

示例： 假设你有一个游戏，玩家可以选择不同的角色进行游戏。这些角色之间可能只有少量的差异，如外观、能力等。你可以使用原型模式来创建不同的角色对象，然后通过克隆来生成不同的玩家角色。

与工厂模式的区别： 原型模式侧重于复制现有对象，而工厂模式侧重于创建对象实例。工厂模式通常涉及创建对象的逻辑，而原型模式更关注如何在已有对象的基础上进行复制。

注意事项： 使用原型模式时要小心处理引用类型属性的克隆，以避免意外的副作用。另外，确保克隆方法的实现是正确的，以避免出现未预料的问题。

总之，原型模式是一种强大的设计模式，适用于需要高效创建相似对象的情况。它可以帮助你避免重复的初始化工作，提高代码的可维护性和可扩展性。