基础介绍:
具体可分为2个角色:
Prototype(原型类):声明一个Clone自身的接口;
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。
本质:通过拷贝这些原型对象创建新的对象。
根据其本质可以理解,原型本身就是通过一个自身的Clone方法来进行自我复制,从而产生新的对象。
比如,孙猴子吹猴毛变化多个克隆体时,就是用了原型模式,通过对自身的自我复制从而生产出N个分身。
所以从本质出发,想要实现这个功能,可以引出两个概念:其一就是浅层复制,再则就是深层复制。
浅层复制:通过this.MemberWiseClone(),对实例的值类型进行拷贝(包含string类型),对引用类型只拷贝了引用。浅拷贝只对值类型成员进行复制,对于引用类型,只是复制了其引用,并不复制其对象。
深层复制:需要通过反射和序列化来实现。
应用场景:
对象在创建(new)时,消耗资源过多或繁琐耗时。
本质就是在对象的构造函数中有耗时长或者占用系统资源多的情况,
使用原型模式进行复制对象时,可以省去这些耗时耗力的操作,直接获得对象的具体实例。
最常见的使用场景之一就是对象历史节点的保存,比如在对对象进行操作一次后,进行一次复制保存当前状态(恢复到某一历史状态),可实现撤销操作。
创建方式:
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原型类----用来规范具体原型
1 /// <summary> 2 /// 原型类 3 /// </summary> 4 public abstract class Prototype 5 { 6 /// <summary> 7 /// 值类型 8 /// </summary> 9 public int Id { get; set; } 10 11 /// <summary> 12 /// 字符串 13 /// </summary> 14 public string strMessage { get; set; } 15 16 /// <summary> 17 /// 引用类型 18 /// </summary> 19 public Dictionary<int, string> keyValuePairs = new Dictionary<int, string>() { }; 20 21 /// <summary> 22 /// 构造函数 23 /// </summary> 24 /// <param name="id"></param> 25 public Prototype(int id) 26 { 27 this.Id = id; 28 } 29 30 /// <summary> 31 /// 复制函数 32 /// </summary> 33 /// <returns></returns> 34 public abstract Prototype Clone(); 35 }
通过上述代码可以看出,为了更好的展示原型类的特性,原型类中声明了值类型和引用类型来展示各自的变化。
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具体原型类
1 /// <summary> 2 /// 创建具体原型 3 /// </summary> 4 public class ConcretePrototype : Prototype 5 { 6 public ConcretePrototype(int id) 7 : base(id) 8 { } 9 10 /// <summary> 11 /// 浅拷贝 12 /// </summary> 13 /// <returns></returns> 14 public override Prototype Clone() 15 { 16 // 调用MemberwiseClone方法实现的是浅拷贝,另外还有深拷贝 17 return (Prototype)this.MemberwiseClone(); 18 } 19 }
通过MemberwiseClone方法实现浅拷贝,即复制值类型属性生成新的,而引用类型的属性只复制其引用,并没有生成新的。
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客户端调用
1 class Program 2 { 3 static void Main(string[] args) 4 { 5 ConcretePrototype concretePrototype = new ConcretePrototype(1); 6 concretePrototype.strMessage = "AAAAAAAAA"; 7 concretePrototype.keyValuePairs.Add(1, "A"); 8 concretePrototype.keyValuePairs.Add(2, "B"); 9 Console.WriteLine("id:{0}", concretePrototype.Id); 10 Console.WriteLine("strMessage:{0}", concretePrototype.strMessage); 11 Console.WriteLine("keyValuePairs:"); 12 foreach (KeyValuePair<int,string> item in concretePrototype.keyValuePairs) 13 { 14 Console.WriteLine("KEY:{0} Value:{1}", item.Key, item.Value); 15 } 16 17 Console.WriteLine("\r\n"); 18 19 ConcretePrototype concretePrototype2 = (ConcretePrototype)concretePrototype.Clone(); 20 concretePrototype2.strMessage = "BBBBBBBBB"; 21 concretePrototype2.keyValuePairs[1] = "A1"; 22 Console.WriteLine("id:{0}", concretePrototype2.Id); 23 Console.WriteLine("strMessage:{0}", concretePrototype2.strMessage); 24 Console.WriteLine("keyValuePairs:"); 25 foreach (KeyValuePair<int, string> item in concretePrototype2.keyValuePairs) 26 { 27 Console.WriteLine("KEY:{0} Value:{1}", item.Key, item.Value); 28 } 29 30 Console.WriteLine("\r\n"); 31 32 Console.WriteLine("id:{0}", concretePrototype.Id); 33 Console.WriteLine("strMessage:{0}", concretePrototype.strMessage); 34 Console.WriteLine("keyValuePairs:"); 35 foreach (KeyValuePair<int, string> item in concretePrototype.keyValuePairs) 36 { 37 Console.WriteLine("KEY:{0} Value:{1}", item.Key, item.Value); 38 } 39 Console.ReadKey(); 40 } 41 }
上述代码中,首先创建了一个concretePrototype原型对象,然后给字符串类型的strMessage赋值“AAAAAAAAA”。 然后给引用类型的keyValuePairs字典添加key=1和key=2,值分别是A和B。
通过Clone()方法进行原型对象的复制操作,生成新对象concretePrototype2。
修改新对象中的strMessage属性和keyValuePairs字典中key=1的值为“A1”。
通过打印出的内容可以看出新对象中的strMessage值修改并不会影响原型对象中的内容,而引用类型keyValuePairs则发生了改变。
通过这个实例可以看出浅复制,对值类型进行全盘拷贝,对引用类型只拷贝了引用地址。
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修改上述实例,将浅复制改为深复制
1 /// <summary> 2 /// 原型类 3 /// </summary> 4 [Serializable] 5 public abstract class Prototype 6 { 7 ...... 8 } 9 10 /// <summary> 11 /// 创建具体原型 12 /// 如果是要通过序列化来进行深拷贝的话,要打上Serializable标签 13 /// </summary> 14 [Serializable] 15 public class ConcretePrototype : Prototype 16 { 17 public ConcretePrototype(int id) 18 : base(id) 19 { } 20 21 /// <summary> 22 /// 深拷贝 23 /// </summary> 24 /// <returns>返回一个全新的Person对象</returns> 25 public override Prototype Clone() 26 { 27 //创建一个内存流 28 MemoryStream ms = new MemoryStream(); 29 //创建一个二进制序列化对象 30 BinaryFormatter bf = new BinaryFormatter(); 31 //将当前对象序列化写入ms内存流中 32 bf.Serialize(ms, this); 33 //设置流读取的位置 34 ms.Position = 0; 35 //将流反序列化为Object对象 36 return bf.Deserialize(ms) as Prototype; 37 } 38 }
上述实例通过序列化进行深复制,当然也可以使用反射等技术进行深复制。
运行后可以看出,深复制后引用类型也会生成一个新的地址。
总结:
原型模式就是对对象进行复制操作,而避免重复进行初始化操作,生产多个克隆对象。
文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-745915.html
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