009设计模式--原型模式(Prototype Pattern)

一、什么是原型模式

原型模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，根本无需知道任何如何创建的细节,工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建。

原型模式用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。需要注意的关键字是，新的对象，类没变。

原型模式用于当大量操作或操作复杂对象时，性能优势将会很明显。

它主要面对的问题是：“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，但是他们却拥有比较稳定一致的接口。

二、原型模式的结构

三、原型模式的代码实现

python实现

class Prototype(object):
    def __init__(self, value='default', **attrs) -> None:
        self.value = value
        self.__dict__.update(attrs)

    def clone(self, **attrs):
        """Clone a prototype and update inner attributes dictionary"""
        obj = self.__class__(**self.__dict__)
        obj.__dict__.update(attrs)
        return obj


class PrototypeDispatcher:
    def __init__(self):
        self._objects = {}

    def get_objects(self):
        """Get all objects"""
        return self._objects

    def register_object(self, name, obj) -> None:
        """Register an object"""
        self._objects[name] = obj

    def unregister_object(self, name) -> None:
        """Unregister an object"""
        del self._objects[name]


if __name__ == '__main__':
    # 初始化一个原型
    my_prototype = Prototype(value="test")

    # 完全复制my_prototype的属性
    obj1 = my_prototype.clone()

    # 继承my_prototype并增加修改一些属性
    obj2 = my_prototype.clone(vlaue='test2')

    # 继承obj2 并增加修改一些属性
    obj3 = obj2.clone(value='test3', is_checked=True)

    # PrototypeDispatcher更像是一个管理者，管理所有的原型对象
    dispatcher = PrototypeDispatcher()
    dispatcher.register_object('object1', obj1)
    dispatcher.register_object('object2', obj2)
    dispatcher.register_object('object3', obj3)
    for n, p in dispatcher.get_objects().items():
        print({n: p.value})

golang实现

type Student struct {
    name string
    age  int
    sex  string
}

func (s *Student) SetStudentInfo(name string, age int, sex string) {
    s.name = name
    s.age = age
    s.sex = sex
}

func (s *Student) SetName(name string) {
    s.name = name
}

func (s *Student) PrintInfo() {
    fmt.Printf("学生姓名: %s, 年龄: %d, 性别: %s\n", s.name, s.age, s.sex)
}

func (s *Student) Clone() *Student {
    return &Student{
        name: s.name,
        age:  s.age,
        sex:  s.sex,
    }
}

func main() {
    s1 := &Student{}
    s1.SetStudentInfo("张三", 18, "男")
    s1.PrintInfo()
    s2 := s1.Clone()
    s2.SetName("李四")
    s2.PrintInfo()
}

四、原型模式的优缺点

优点

• 原型模式用于创建复杂的或者耗时的实例
• 复制一个已经存在的实例使程序运行更高效
• 对于工厂模式，原型模式减少了子类的构建

缺点

• 需要为每个类实现一个克隆方法，该方法位于类的内部，当对已有类进行改造的时候，需要修改代码，违反了开闭原则
• 深拷贝与浅拷贝的风险，容易出错

五、原型模式的应用场景

原型模式多用于创建大对象，或初始化繁琐的对象。如游戏中的背景，地图。web中的画布等等
以下场景适用：

• 一是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；
• 二是通过 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；
• 三是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。

在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。

六、对比

七、总结