【Prototype模式】C++设计模式——原型模式

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一、设计流程介绍

  未使用原型模式时，遇到复杂结构的对象，虽然可以用工厂模式，但是写的代码会比较繁琐，代码和结构图如下所示。具体请参考工厂模式

//抽象类
class ISplitter{
public:
	virtual void split() = 0;
	virtual ~ISplitter(){}
};
//工厂基类
class SplitterFactory{
public:
	virtual ISplitter* createSplitter() = 0;
	virtual ~SplitterFactory(){}
};
class MainForm : public Form{	//经过改良后MainForm不再依赖任何具体类，至于MainForm以外的就不关它管
	SplitterFactory* factory;
public:
	Mainform(SplitterFactory* factory){
		this->factory = factory;
	}
	void Button_click(){
		ISplitter* splitter = factory->createSplitter();	// 交给fatory的未来
		splitter->split();
	}
};
//具体类
class BinarySplitter : public ISplitter{
	//...
};
class TxtSplitter : public ISplitter{
	//...
};
class PictureSplitter : public ISplitter{
	//...
};
//具体工厂
class BinarySplitterFactory : public SplitterFactory(){
public:
	virtual ISplitter* createSplitter(){
		return new BinarySplitter();
	}
};
class TxtSplitterFactory : public SplitterFactory(){
public:
	virtual ISplitter* createSplitter(){
		return new TxtSplitter();
	}
};
class PictureSplitterFactory : public SplitterFactory(){
public:
	virtual ISplitter* createSplitter(){
		return new PictureSplitter();
	}	
};

  原型模式使用不多，最主要的是用Clone方法来实现深拷贝，原型模式的类图如下所示。Client相当于我们下面的MainForm，每次用ManForm就克隆一下。因为传入的 prototype 状态是什么，到时候我们就克隆什么，这样就避免了工厂模式的去做的时候状态过于复杂。简单来说，最大的区分点在于，用工厂模式创建对象时是否用简单的几个步骤就创建出来了，还是说需要考虑对象很复杂的中间状态且又希望保留中间状态，如果是后者的话就使用原型模式。

//抽象类
class ISplitter{
public:
	virtual void split() = 0;
	virtual ISplitter* createSplitter() = 0;
	virtual ~ISplitter(){}
};
//具体类
class BinarySplitter : public ISplitter{
public:
	virtual ISplitter* clone(){
		return new BinarySplitter(*this);
	}
};
class TxtSplitter : public ISplitter{
public:
	virtual ISplitter* clone(){
		return new TxtSplitter(*this);
	}
};
class PictureSplitter : public ISplitter{
public:
	virtual ISplitter* clone(){
		return new PictureSplitter(*this);
	}
};
class MainForm : public Form{	//经过改良后MainForm不再依赖任何具体类，至于MainForm以外的就不关它管
		ISplitter* prototype;		//原型对象
public:
	Mainform(ISplitter* prototype){
		this->prototype = prototype;
	}
	void Button_click(){
		ISplitter* splitter = prototype->clone();	//通过克隆得到一个新对象，克隆原型
		splitter->split();
		//...后续还需处理这个指针的内存问题
	}
};

二、模式介绍

（1）模式动机
  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(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？
（2）模式定义
  使用原型实例指定创建对象的种类，然后通过深拷贝这些原型来创建新的对象。
（3）要点总结
 a). 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”。
 b). 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。
 c). 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。在C++中一般使用拷贝构造函数来做原型。

三、代码实现

  在第一点中已展示出相应的代码，这里不做过多的赘述。我们应该要去好好把握稳定与变化间的关系，在该模式的设计中，深拷贝创建新的对象是重要手段。