设计模式学习笔记-原型模式

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了设计模式学习笔记-原型模式相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

设计模式学习笔记-原型模式

 

1. 概述

  通过复制一个已经存在的实例来创建一个新的实例。被复制的实例被称为原型,这个原型是可定制的。

2. 模式中的角色

  2.1 抽象原型类(Abstract Prototype):提供一个克隆接口

  2.2 具体原型类(Concrete Prototype): 及实现了克隆接口的具体原型类

3. 实例:求职网站上现在都支持多份简历,如果每创建一份简历都要从头至尾地填写一遍,那也是非常让人沮丧的事。其实针对我们的求职岗位的不同,不同的简历可能只要修改局部内容就可以了,而不用全部重新构建一份新的简历。复制一份简历,然后做局部修改是最让人省心的了!

  3.1 实现类图

  

  类图解读

  在.NET中,System命名空间已经为我们提供了一个ICloneable接口,它包含了一个方法Clone(),实现这个接口就完成了原型模式。

  3.2 在写实现代码之前,先要理解一下深复制与浅复制。

    3.2.1 浅复制:将原来对象中的所有字段逐个复制到一个新对象,如果字段是值类型,则简单地复制一个副本到新对象,改变新对象的值类型字段不会影响原对象;如果字段是引用类型,则复制的是引用,改变目标对象中引用类型字段的值将会影响原对象。例如, 如果一个对象有一个指向引用类型(如例子中的工作经历)的字段, 并且我们对该对象做了一个浅复制, 那麽两个对象将引用同一个引用(即同一段工作经历)。

    3.2.2 深复制:与浅复制不同之处在于对引用类型的处理,深复制将新对象中引用类型字段指向复制过的新对象,改变新对象中引用的任何对象,不会影响到原来的对象中对应字段的内容。例如,如果一个对象有一个指向引用类型(如例子中的工作经历)的字段,并且对该对象做了一个深复制的话.我门将创建一个新的对象(即新的工作经历)。

  3.3 简历的浅复制实现

复制代码
    /// <summary>
    /// 实现了ICloneable接口的简历类
    /// </summary>
    public class Resume:ICloneable
    {
        public Resume()
        {
            mWorkExperience = new WorkExperience();
        }

        private string mName;
        private string mSex;
        private int mAge;
        private WorkExperience mWorkExperience;

        public string Name
        {
            get { return mName; }
            set { mName = value; }
        }

        public string Sex
        {
            get { return mSex; }
            set { mSex = value; }
        }

        public int Age
        {
            get { return mAge; }
            set { mAge = value; }
        }

        /// <summary>
        /// 关联了一个引用类型
        /// </summary>
        public WorkExperience WorkExperience 
        { 
            get { return mWorkExperience; } 
        }

        public void SetWorkExperience(DateTime startDate, DateTime endDate, string company, string position)
        {
            this.mWorkExperience.Company = company;
            this.mWorkExperience.EndDate = endDate;
            this.mWorkExperience.StartDate = startDate;
            this.mWorkExperience.Position = position;
        }

        /// <summary>
        /// 实现ICloneable接口的Clone方法
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public object Clone()
        {
            // .Net 为我们提供的浅复制对象的方法
            return this.MemberwiseClone();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 工作经历类
    /// </summary>
    public class WorkExperience
    {
        public DateTime StartDate { get; set; }
        public DateTime EndDate { get; set; }
        public string Company { get; set; }
        public string Position { get; set; }
    }
复制代码

  下面是测试代码

复制代码
        [TestMethod]
        public void TestShallowCopy()
        {
            Resume myFirstResume = new Resume
            {
                Age = 29,
                Name = "Kevin Wang",
                Sex = "男",
            };
            myFirstResume.SetWorkExperience(new DateTime(2006, 7, 1), new DateTime(2007, 7, 1), "My First Company", "Software Engineer");

            Resume mySecondResume = (Resume)myFirstResume.Clone();
            mySecondResume.SetWorkExperience(new DateTime(2007, 8, 1), new DateTime(2008, 8, 1), "My Second Company", "Software Engineer");

            Resume myThirdResume = (Resume)myFirstResume.Clone();
            myThirdResume.SetWorkExperience(new DateTime(2008, 8, 1), new DateTime(2009, 8, 1), "My Third Company", "Senior Software Engineer");

            Assert.AreEqual("My First Company", myFirstResume.WorkExperience.Company);
            Assert.AreEqual("My Second Company", mySecondResume.WorkExperience.Company);
            Assert.AreEqual("My Third Company", myThirdResume.WorkExperience.Company);       
        }
复制代码

    这里期望的是三个断言都能运行成功,但是却是失败的,原因是:由于我们使用的是浅复制,所以myFirstResume, mySecondResume 和 myThirdResume引用的是同一个对象,因此最终的结果是 三个简历的WorkExperience.Company都是“My Third Company".

  3.4 简历的深复制实现

复制代码
    /// <summary>
    /// 实现了ICloneable接口的简历类
    /// </summary>
    public class Resume : ICloneable
    {
        public Resume()
        {
            mWorkExperience = new WorkExperience();
        }

        /// <summary>
        /// 这里使用一个私有的构造函数来对其连接到的引用类型进行复制
        /// </summary>
        /// <param name="workExperience"></param>
        private Resume(WorkExperience workExperience)
        {
            this.mWorkExperience = (WorkExperience)workExperience.Clone();
        }

        private string mName;
        private string mSex;
        private int mAge;
        private WorkExperience mWorkExperience;

        public string Name
        {
            get { return mName; }
            set { mName = value; }
        }

        public string Sex
        {
            get { return mSex; }
            set { mSex = value; }
        }

        public int Age
        {
            get { return mAge; }
            set { mAge = value; }
        }

        public WorkExperience WorkExperience
        {
            get { return mWorkExperience; }
        }

        /// <summary>
        /// 设置功过经历
        /// </summary>
        /// <param name="startDate"></param>
        /// <param name="endDate"></param>
        /// <param name="company"></param>
        /// <param name="position"></param>
        public void SetWorkExperience(DateTime startDate, DateTime endDate, string company, string position)
        {
            this.mWorkExperience.Company = company;
            this.mWorkExperience.EndDate = endDate;
            this.mWorkExperience.StartDate = startDate;
            this.mWorkExperience.Position = position;
        }

        /// <summary>
        /// 实现ICloneable接口的Clone方法
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public object Clone()
        {
            // 这里不再使用MemberwiseClone方法进行复制了,而是新创建了一个全新的简历。它完全是在内部实现的,外部不用关心它的实现
            Resume newResume = new Resume(this.mWorkExperience);
            newResume.mSex = this.mSex;
            newResume.mName = this.mName;
            newResume.mAge = this.mAge;

            return newResume;
        }
    }

    public class WorkExperience :ICloneable
    {
        public DateTime StartDate { get; set; }
        public DateTime EndDate { get; set; }
        public string Company { get; set; }
        public string Position { get; set; }

        public object Clone()
        {
            // 使用.Net 为我们提供的浅复制对象的方法,因为这里已经没有引用对象了(string虽然是引用类型,但.NET为我们做了特别处理,可以像值类型一样使用它)。
            return this.MemberwiseClone();
        }
    }
复制代码

  测试代码如下

复制代码
        [TestMethod]
        public void TestDeepCopy()
        {
            Resume myFirstResume = new Resume
            {
                Age = 29,
                Name = "Kevin Wang",
                Sex = "男",
            };
            myFirstResume.SetWorkExperience(new DateTime(2006, 7, 1), new DateTime(2007, 7, 1), "My First Company", "Software Engineer");

            Resume mySecondResume = (Resume)myFirstResume.Clone();
            mySecondResume.SetWorkExperience(new DateTime(2007, 8, 1), new DateTime(2008, 8, 1), "My Second Company", "Software Engineer");

            Resume myThirdResume = (Resume)myFirstResume.Clone();
            myThirdResume.SetWorkExperience(new DateTime(2008, 8, 1), new DateTime(2009, 8, 1), "My Third Company", "Senior Software Engineer");

            Assert.AreEqual("My First Company", myFirstResume.WorkExperience.Company);
            Assert.AreEqual("My Second Company", mySecondResume.WorkExperience.Company);
            Assert.AreEqual("My Third Company", myThirdResume.WorkExperience.Company);       
        }
复制代码

  运行测试,测试通过,这正是我们期望的结果。

4. 模式总结

  4.1 优点

    4.1.1 隐藏了对象的创建细节,对有些初始化需要占用很多资源的类来说,对性能也有很大提高。

    4.1.2 在需要新对象时,可以使用Clone来快速创建创建一个,而不用使用new来构建。

  4.2 缺点

    4.2.1 每一个类都需要一个Clone方法,而且必须通盘考虑。对于深拷贝来说,每个关联到的类型都不许实现IClonable接口,并且每增加或修改一个字段是都需要更新Clone方法。

  4.3 适用场景

    4.3.1 类初始化需要消化非常多的资源,这个资源包括数据、硬件资源等

    4.3.2 通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限,则可以使用原型模式

    4.3.3 一个对象需要提供给其他对象访问,而且各个调用者可能都需要修改其值时,可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。

以上是关于设计模式学习笔记-原型模式的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Java学习笔记——设计模式之六.原型模式(浅克隆和深克隆)

设计模式学习笔记(十三:原型模式)

设计模式学习笔记-原型模式

原型模式——HeadFirst设计模式学习笔记

大话设计模式读书笔记--6.原型模式

架构师内功心法,只是单纯听说过的原型模式详解