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设计模式（二）-创建者模式（4）-原型模式

article 2024/12/22 15:03:01

一、为何需要原型模式（Prototype Pattern）?

在软件设计中，我们会遇到到这样的情况：对原对象进行拷贝一个新的副本。想要实现这样的逻辑，有一种笨方法就是对原对象里的所有变量进行逐一赋值。但是这样的做法会导致代码臃肿，逻辑复杂，还可能会有遗漏某些变量没有被赋值的问题。

为了解决这个在代码中对每一个变量进行赋值的问题，同时又保证能够实现拷贝的功能，于是原型模式就出来了。

定义： 用一个已经创建的实例作为原型，来创建一个与原型对象相同的新对象

【角色】

抽象原型类： 规定具体原型对象必须实现的clone()方法
实现原型类： 实现抽象原型类的clone()方法。

原型模式分为浅克隆和深克隆

浅克隆（浅拷贝）：创建一个新的对象，新对象的属性和原型对象的完全相同。对对象里的引用类型成员，仍指向原来所指向的内存地址。（这里属性指的是：值类型。同下）

深克隆（深拷贝）：创建一个新对象，对对象里的属性和引用类型成员都会被克隆，引用类型成员不再指向原来的地址。

应用条件：

对象里有非常多成员，尤其该对象的引用类型成员里还有其他的引用类型对象。

二、例子

需求：
假设有一盏灯A，然后另一盏灯B根据A灯的样子造出来的。可以说这两盏灯外观一摸一样。在黑暗中，要想实现一个能有照明系统的用途，这两盏灯还需要连接一块电池才能发光照明。

假定电池为引用类型成员，A灯和B灯属于值类型成员。
A灯+电池 = 原对象。
B灯 +电池 = 新对象。

现有两种情况可以选择：
1）情况（浅拷贝）：为了节约电池的成本，把这两盏灯都连接在同一块电池。
2）情况（深拷贝）：为了这两盏灯要完全分开互不影响，一盏灯连接一块电池，所以需要两块容量一致的电池。

Serializable： 序列化，只对深拷贝有作用。系统遍历原对象里所有引用类型成员进行逐一克隆，无需代码来处理具体的过程。被标记为 Serializable 的类才能够使用深拷贝机制，否则程序运行会崩溃。


   //引用类型：电池类
    [Serializable]
    public class Battery
    {
        public int Capacity;
    }

    //灯的原型抽象类
    [Serializable]
    public abstract class LampPrototype
    {
        public abstract int Use();

        public abstract LampPrototype ShallowClone();//浅拷贝
        public abstract LampPrototype DeepClone();//深拷贝
    }

    //灯的实现类
    [Serializable]
    public class Lamp : LampPrototype
    {
        //引用类型，电池
        public Battery battery = new Battery();

        public override int Use(){
            return battery.Capacity;
        }

        //浅拷贝
        public override LampPrototype ShallowClone(){
            return (Lamp)this.MemberwiseClone();
        }
        //深拷贝
        public override LampPrototype DeepClone(){
            MemoryStream stream = new MemoryStream();
            BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
            formatter.Serialize(stream, this);
            stream.Position = 0;
            return (Lamp)formatter.Deserialize(stream);
        }

    }

    class Program
    {
        //设置原对象的数据
        public static void setOriginal(LampPrototype lampPro) {
            var lamp = lampPro as Lamp;
            lamp.battery.Capacity = 100;
        }

        //设置新对象的数据
        public static void setNew(LampPrototype lampPro) {
            var lamp = lampPro as Lamp;
            lamp.battery.Capacity = 80;
            Console.WriteLine("New Capacity:：80");
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            //原对象
            LampPrototype Originallamp = new Lamp();
            setOriginal(Originallamp);

            //浅拷贝
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("After ShallowCopy,Original:");
            LampPrototype shallowAudio = Originallamp.ShallowClone();
            setNew(shallowAudio);//新对象使用电池，原对象的电池容量受到影响
            Console.WriteLine("Original Capacity:" + Originallamp.Use());

            //恢复原对象数据
            setOriginal(Originallamp);

            //深拷贝
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("After DeepCopy,Original:");
            LampPrototype deepAudio = Originallamp.DeepClone();
            setNew(deepAudio);//新对象使用电池，原对象的电池容量没有受到影响
            Console.WriteLine("Original Capacity:" + Originallamp.Use());

            Console.ReadLine();
        }
    }