C#设计模式——原型模式

一、原型模式介绍：

原型模式用一个原型对象来指明所要创建的对象类型，然后用复制这个原型对象的方法来创建出更多的同类型对象。

二、应用背景：

当创建一个类的实例的过程很复杂，并且我们需要创建多个这样类的实例时，如果我们用new去创建这样的类实例，会增加创建类的复杂度和耗费更多的内存空间，因为这样在内存中分配了多个一样的类实例对象；如果采用工厂模式来创建这样的系统的话，随着产品类的不断增加，导致子类的数量不断增多，反而增加了系统复杂程度；然而原型模式可以很好地解决这个问题，因为每个类实例都是相同的，当我们需要多个相同的类实例时，没必要每次都使用new去创建相同的类实例对象，我们只需创建一个类实例对象，如果后面需要更多这样的实例，可以通过对原来对象拷贝一份来完成创建，这样在内存中不需要创建多个相同的类实例，从而减少内存的消耗和达到类实例的复用。

二、情景例子：

生物体细胞分裂就是一个很好的原型模式例子，一个细胞有丝分裂成两个相同的细胞。

三、相关代码：

1、创建细胞原型抽象父类：

    /// <summary>
    /// 细胞原型抽象父类
    /// </summary>
    public abstract class CellProtoType
    {
        //细胞编号
        public int id { get; set; }
        //细胞名称
        public string name { get; set; }
        public CellProtoType(int ID, string Name)
        {
            this.id = ID;
            this.name = Name;
        }

        //克隆方法，即细胞分裂
        public abstract CellProtoType Clone();
    }

2、创建具体细胞类：

    //具体原型类
    public class Cells : CellProtoType
    {
        public Cells(int ID, string Name) : base(ID, Name)
        {
        }

        /// <summary>
        /// 浅拷贝
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public override CellProtoType Clone()
        {
            // 调用MemberwiseClone方法实现的是浅拷贝
            return (CellProtoType)this.MemberwiseClone();
        }
    }

3、调用

            //创建细胞原型
            CellProtoType cellprototype = new Cells(10086, "造血干细胞");
            //细胞分裂一次
            CellProtoType cell1 = cellprototype.Clone() as Cells;
            Console.WriteLine("{0}====={1}", cell1.id, cell1.name);

            //再分裂一次
            CellProtoType cell2 = cellprototype.Clone() as Cells;
            Console.WriteLine("{0}====={1}", cell1.id, cell2.name);

            Console.ReadKey();

四、拷贝形式：

可以看出上面代码实现的是浅拷贝的形式，什么是浅拷贝什么是深拷贝呢？

浅拷贝是指当对象的字段值被拷贝时，字段引用的对象不会被拷贝。例如，如果一个对象有一个指向字符串的字段，并且我们对该对象做了一个浅拷贝，那么这两个对象将引用同一个字符串。执行浅拷贝创建的新对象与原来对象共享成员，改变一个对象，另外一个对象的成员也会改变。

深拷贝是对对象实例中字段引用的对象也进行拷贝，如果一个对象有一个指向字符串的字段，并且我们对该对象进行了深拷贝的话，那么我们将创建一个新对象和一个新的字符串，新的对象将引用新的字符串。执行深拷贝创建的新对象和原来对象不会共享任何东西，改变一个对象对另外一个对象没有任何影响。

五、总结：

优点：

原型模式向客户隐藏了创建新实例的复杂性
原型模式允许动态增加或较少产品类。
原型模式简化了实例的创建结构，工厂方法模式需要有一个与产品类等级结构相同的等级结构，而原型模式不需要这样。
产品类不需要事先确定产品的等级结构，因为原型模式适用于任何的等级结构

缺点：

每个类必须配备一个克隆方法
配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。

C#设计模式——原型模式

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