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
| 角色 | 含义 |
|---|---|
| 抽象原型 | 这是一个抽象角色，通常由一个抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的接口 |
| 具体原型 | 被复制的对象。此角色需要实现抽象的原型角色所要求的接口 |
| 客户端 | 客户端类向原型管理器提出创建对象的请求 |
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。
