設計模式學習總結-原型模式(Prototype Method)

問題：
在程式設計中，我們可能由於某種特定的需要，複製一個對象的結構，與對象的值，動態擷取擷取對象運行時的狀態，最簡單的解決辦法是 new 一個對象新的對象，然後將對象的屬性值一一賦值給新的對象，這樣要一一列出對象的屬性賦值，操作起來太複雜,而且及其容易出錯，落下某個屬性的賦值。能否讓對象本身提供一個自我複製的功能，用戶端只需簡單的調用這個方法就能完成對象的複製。

定義：

用原型執行個體指定建立對象的種類，並且通過拷貝這些原型建立新的對象。 

意圖：
Prototype模式允許一個已存在的對象通過建立的介面（Clone），通過拷貝自己來實施建立另外一個可定製的對象（定製好屬性值然後批量複製），根本無需知道任何如何建立的細節。Clone）。
Clone()實現和具體的實現語言相關。.NET中一般使用Object的MemberwiseClone()方法建立對象的淺表副本實現淺複製。
參與者：
•Prototype（抽象原型）角色：
抽象原型角色：這是一個抽象角色，通常由一個介面或抽象類別實現。此角色給出所有的具體原型類所需的介面（.NET提供了一個定義方法Clone()方法的ICloneable介面，作為系統中的通用Prototype）。

•ConcretePrototype（抽象原型）角色：
被複製的對象。此角色需要實現抽象的原型角色所要求的介面。實現具體的對象複製方法。

UML:

 

淺複製與深複製：

•淺複製：如果欄位是實值型別的（包括string），則對該欄位執行逐位複製，如欄位是參考型別，則複製引用但不自製引用的對象。因此，原始對象及其複本引用同一對象。通過Object的MemberwiseClone()方法即可實現。
•深複製：如果欄位是實值型別的，則對該欄位執行逐位複製，如欄位是參考型別，則複製引用對象的變數指向複製過的新對象，而不是原有的被引用的對象。讓子類也繼承Prototype角色幾口實現Clone()方法，使用逐層複製賦值參考型別欄位的辦法完成。

執行個體說明：

諾基亞手機工廠
同款型號的手機生產多個不用每次都要通過生產工廠，可以根據已生產好的某款通過複製的辦法來完成。

uml圖如下：

 

代碼：

淺複製:

/// <summary>
/// 抽象原型角色
/// </summary>
public interface IPrototypePhone
{
    object Clone();
}
/// <summary>
/// 具體原型角色
/// </summary>
public class ConcretePrototypePhone : IPrototypePhone
{
    public string Name { get; set; }
    public string Cpu { get; set; }
    public string Mb { get; set; }
    public float MemorySize { get; set; }
    public string System { get; set; }

    public object Clone()
    {
        //使用內建MemberwiseClone()方法複製對象
        return this.MemberwiseClone();
    }
}
public void PrototypeTest()
{

    ConcretePrototypePhone obj = new ConcretePrototypePhone();
    obj.Cpu = "ARM_27";
    obj.Mb = "N8_1op";
    obj.MemorySize = 375;
    obj.Name = "N8";
    obj.System = "塞班";
    var n8 = obj.Clone();
}

深複製:

/// <summary>
/// 具體原型角色,實現.net提供的通用 抽象原型角色System.ICloneable
/// </summary>
public class ConcretePrototypePhone : System.ICloneable
{
    public string Name { get; set; }
    public ConcretePrototypeCpu Cpu { get; set; }
    public string Mb { get; set; }
    public float MemorySize { get; set; }
    public string System { get; set; }

    public object Clone()
    {
        //看複製父物件
        ConcretePrototypePhone obj = (ConcretePrototypePhone)this.MemberwiseClone();
        //複製子物件，將子物件的引用指向複製出的新對象
        obj.Cpu = (ConcretePrototypeCpu)this.Cpu.Clone();
        return obj;
    }
}
public class ConcretePrototypeCpu : System.ICloneable
{
    public string Name { get; set; }
    public float Frequency { get; set; }
    public object Clone()
    {
        return this.MemberwiseClone();
    }
}
public void PrototypeTest()
{

    ConcretePrototypePhone obj = new ConcretePrototypePhone();
    obj.Cpu = new ConcretePrototypeCpu() { Frequency = 2.4F, Name = "Ar700" };
    obj.Mb = "N8_1op";
    obj.MemorySize = 375;
    obj.Name = "N8";
    obj.System = "塞班";
    ConcretePrototypePhone n8 = (ConcretePrototypePhone)obj.Clone();
    n8.Cpu = new ConcretePrototypeCpu() { Frequency = 2.0F, Name = "Ar70" };
}

 優點：
•可在不用重新初始化對象，而是動態地擷取對象運行時的狀態。
•屏蔽對象的複製細節，用戶端無需關心複製細節，對象的複製被封閉在對象內部，怎麼樣複製有對象本身決定。
•在某些環境下，複製對象比建立新對象更有效，因為對象的建構函式是不會執行的。
缺點：
•實現深層複製時實現比較複雜。

應用情景：
•複製對象的結構與資料。
•希望對目標對象的修改不影響既有的原型對象。
•建立對象成本較大的情況下(初始化需佔用較長時間，佔用太多CPU資源或網路資）
PS：
•在調用MemberwiseClone進行淺複製時，原型模式是記憶體二進位流的拷貝，建構函式是不會執行的。