面向对象设计模式纵横谈：Prototype 原型模式（笔记记录）

   有一段时间没写东西了，今天继续把没写完的设计模式写完，今天这堂课是创建型设计模式的最后一堂课，原型设计模式，它同样也是解决了对象在创建的过程中的解耦合的情况，面对变化使代码更稳定，更准确的说是使创建对象的主业务逻辑更稳定。好了，我们继续。我们县讨论一下依赖关系。

   依赖关系的倒置

抽象不应该依赖于实现细节，实现细节应该依赖于抽象。

-抽象A直接依赖于实现细节b，实现细节b就类似我要吃米饭，上午可能要吃米饭，下午就可能要吃炸酱面，每个人习惯不同，这个是经常变化的。对于软件设计来说，我们可能设计一个我要吃饭的接口，具体吃什么，是米饭还是炸酱面，通过其他方法实现，这样就保证了软件系统接口的稳定性。抽象A和实现细节b的关系就像【人-----》吃米饭】，这样的关系不好，软件易变化，就是容易改代码。这样的关系应该改成【人------》吃饭】，整个环境就安静了，稳定了。

-抽象A依赖于抽象B，实现细节b依赖于抽象B，这幅图就是【人-----》吃饭】，具体吃什么饭以后再说。

动机（Motivation）

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？

意图（Intent）

使用原型实例指定创建对象的种类，然后通过拷贝这些原型来创建新的对象——《设计模式》GoF
这是原话，很精炼，我们看看类图吧，更明确一点。

结构（Structure）

我们看了这么多设计模式的类图了，大家应该也总结出一些经验来，客户端依赖的都是抽象的接口，【这个接口不是C#语言里面的Interface或者抽象类】，原型模式里面有一个抽象原型对象，他是稳定的，通过自身的克隆实现对象的创建。

例说Prototype应用，代码截图如下：

上面的代码，GameSystem依赖于具体的new的对象，如果面临对象变化，例如如果要增加一个新的角色，就要重新修改编译了。对此，我们就可以用工厂方法来改变，但是，对于每一个类型都要写一个工厂类，比较繁琐。我们也可以用抽象工厂方法，创建一组对象，如果这样做，这个实现有点笨重，如果增加一个角色面临抽象工厂的剧烈变化。所以我们这里选择使用原型模式。

先把GameSystem里用到的类型换为抽象类型，这些抽象的类型是面向客户端的，或者说是客户使用的接口。

再将需要new的具体对象用参数传入，这样在GameSystem这个客户程序里面就只依赖于抽象而不依赖于具体了。具体的NormalActorA、FlyActorA等都不出现在GameSystem中。

应用程序

给抽象类增加Clone抽象方法

给具体类实现Clone方法

但有一点要注意，MemberwiseClone方法只是一种浅拷贝，它只能拷贝所有的值类型和String，如果是引用类型（例如数组），它就会只拷贝引用，而不会重新创建对象，例如对数组，就只会拷贝数组的地址。

如下图，左边是栈，右边是堆，（.NET的类都是在堆上）

如果想深拷贝，除了用笨办法，还可以用序列化的方式来做。首先需要把类标记为可序列化，然后将类序列化到内存，再把内存中的类反序列化，反序列化得到的对象和原来的对象一定是深拷贝。

在对于结构中的图，可以对应为：Client就是GameSystem，Operation方法就是Run。Prototype抽象类就对应NormalActor，ConcretePrototype即NormalActorA。

Prototype模式的几个要点

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”。

Prototype模式对于“如何创建易变类的实体对象”（创建型模式除了Singleton模式以外，都是用于解决创建易变类的实体对象的问题的）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不断地Clone。

Prototype模式中的Clone方法可以利用.NET中的Object类的MemberwiseClone()方法或者序列化来实现深拷贝。

有关创建型模式的讨论

Singleton模式解决的是实体对象个数的问题。除了Singleton之外，其他创建型模式解决的都是new所带来的耦合关系。

Factory Method，Abstract Factory，Builder都需要一个额外的工厂类来负责实例化“易变对象”，而Prototype则是通过原型（一个特殊的工厂类）来克隆“易变对象”。（其实原型就是一个特殊的工厂类，它只是把工厂和实体对象耦合在一起了）

如果遇到“易变类”，起初的设计通常从Factory Method开始，当遇到更多的复杂变化时，再考虑重构为其他三种工厂模式（Abstract Factory，Builder，Prototype）。

一般来说，如果可以使用Factory Method，那么一定可以使用Prototype。但是Prototype的使用情况一般是在类比较容易克隆的条件之上，如果是每个类实现比较简单，都可以只用实现MemberwiseClone，没有引用类型的深拷贝，那么就更适合了。Prototype如果要实现深拷贝，还需要在每个要克隆的类上加序列化标签，这点复杂度要考虑进程序中。