C語(yǔ)言編程中使用設(shè)計(jì)模式中的原型模式的講解
一、引言
在軟件系統(tǒng)中，當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)的實(shí)例的過(guò)程很昂貴或很復(fù)雜，并且我們需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)這樣類(lèi)的實(shí)例時(shí)，如果我們用new操作符去創(chuàng)建這樣的類(lèi)實(shí)例，這未免會(huì)增加創(chuàng)建類(lèi)的復(fù)雜度和耗費(fèi)更多的內(nèi)存空間，因?yàn)檫@樣在內(nèi)存中分配了多個(gè)一樣的類(lèi)實(shí)例對(duì)象，然后如果采用工廠模式來(lái)創(chuàng)建這樣的系統(tǒng)的話，隨著產(chǎn)品類(lèi)的不斷增加，導(dǎo)致子類(lèi)的數(shù)量不斷增多，反而增加了系統(tǒng)復(fù)雜程度，所以在這里使用工廠模式來(lái)封裝類(lèi)創(chuàng)建過(guò)程并不合適，然而原型模式可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槊總�(gè)類(lèi)實(shí)例都是相同的，當(dāng)我們需要多個(gè)相同的類(lèi)實(shí)例時(shí)，沒(méi)必要每次都使用new運(yùn)算符去創(chuàng)建相同的類(lèi)實(shí)例對(duì)象，此時(shí)我們一般思路就是想——只創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)實(shí)例對(duì)象，如果后面需要更多這樣的實(shí)例，可以通過(guò)對(duì)原來(lái)對(duì)象拷貝一份來(lái)完成創(chuàng)建，這樣在內(nèi)存中不需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)相同的類(lèi)實(shí)例，從而減少內(nèi)存的消耗和達(dá)到類(lèi)實(shí)例的復(fù)用。 然而這個(gè)思路正是原型模式的實(shí)現(xiàn)方式。下面就具體介紹下設(shè)計(jì)模式中的原型設(shè)計(jì)模式。
二、原型模式的詳細(xì)介紹
我們來(lái)看一個(gè)入學(xué)考試場(chǎng)景實(shí)例
基對(duì)象（一般為接口，抽象類(lèi)）：考試題（樣卷）
原型模式的復(fù)職克�。焊鶕�(jù)需要印刷考卷，這里的考卷都是復(fù)制考試題樣卷
客戶(hù)端：學(xué)生答卷，同一套試卷，學(xué)生做題不可能一模一樣
類(lèi)圖：
接口：試卷樣例代碼
/pic/
/pic/ 選答題 /pic/
public class SelectTest { private string other; public string 你老婆多大 { get { return this.other; } set { this.other = value; } } } /pic/
/pic/ 面試題 /pic/
public interface Itest { Itest Clone(); string 知道設(shè)計(jì)模式嗎 { get; set; } string 設(shè)計(jì)模式有幾種 { get; set; } string 你知道那些 { get; set; } SelectTest 附加題 { get; set; } Test Test { get; set; } Test Test1 { get; set; } }
復(fù)制克�。簭�(fù)印機(jī)
/pic/
/pic/ 繼承Itest接口 /pic/
public class Test : Itest { private string one; private string two; private string three; private SelectTest other=new SelectTest(); public string 知道設(shè)計(jì)模式嗎 { get { return this.one; } set { this.one = value; } } public string 設(shè)計(jì)模式有幾種 { get { return this.two; } set { this.two = value; } } public string 你知道那些 { get { return this.three; } set { this.three = value; } } public SelectTest 附加題 { get { return this.other; } set { this.other = value; } } #region IColorDemo 成員 public Itest Clone() { /pic/p>
客戶(hù)端，發(fā)卷做題
static void Main() { /pic/pic/pic/pic/pic/pic/pic/pic/pic/p>
注意：這里兩個(gè)人答得不一樣，為什么附加題中，老婆年齡都為20？
這里涉及到深拷貝，淺拷貝問(wèn)題，值類(lèi)型是放在棧上的，拷貝之后，會(huì)自會(huì)在站上重新add一個(gè)，而class屬于引用類(lèi)型，拷貝之后，棧上重新分配啦一個(gè)指針，可指針卻指向同一個(gè)位置的資源。淺拷貝，只拷貝值類(lèi)型，深拷貝，引用類(lèi)型也拷貝復(fù)制。
解決方案：
public Itest Clone() { /pic/p>
使用序列化解決
/pic/
/pic/ 選答題 /pic/
[Serializable] public class SelectTest { private string other; public string 你老婆多大 { get { return this.other; } set { this.other = value; } } } /pic/
/pic/ 面試題 /pic/
public interface Itest { Itest Clone(); string 知道設(shè)計(jì)模式嗎 { get; set; } string 設(shè)計(jì)模式有幾種 { get; set; } string 你知道那些 { get; set; } SelectTest 附加題 { get; set; } } /pic/
/pic/ 繼承Itest接口 /pic/
public class Test : Itest { private string one; private string two; private string three; private SelectTest other=new SelectTest(); public string 知道設(shè)計(jì)模式嗎 { get { return this.one; } set { this.one = value; } } public string 設(shè)計(jì)模式有幾種 { get { return this.two; } set { this.two = value; } } public string 你知道那些 { get { return this.three; } set { this.three = value; } } public SelectTest 附加題 { get { return this.other; } set { this.other = value; } } public Itest Clone() { SerializableHelper SerializableHelper = new 原型模式.SerializableHelper(); string target = SerializableHelper.Serializable(this); return SerializableHelper.Derializable
(target); } } public class SerializableHelper { public string Serializable(object target) { using (MemoryStream stream = new MemoryStream()) { new BinaryFormatter().Serialize(stream, target); return Convert.ToBase64String(stream.ToArray()); } } public object Derializable(string target) { byte[] targetArray = Convert.FromBase64String(target); using (MemoryStream stream = new MemoryStream(targetArray)) { return new BinaryFormatter().Deserialize(stream); } } public T Derializable(string target) { return (T)Derializable(target); } }
這就是對(duì)原型模式的運(yùn)用。介紹完原型模式的實(shí)現(xiàn)代碼之后，下面看下原型模式的類(lèi)圖，通過(guò)類(lèi)圖來(lái)理清原型模式實(shí)現(xiàn)中類(lèi)之間的關(guān)系。具體類(lèi)圖如下：
三、原型模式的優(yōu)缺點(diǎn)
原型模式的優(yōu)點(diǎn)有：
原型模式向客戶(hù)隱藏了創(chuàng)建新實(shí)例的復(fù)雜性
原型模式允許動(dòng)態(tài)增加或較少產(chǎn)品類(lèi)。
原型模式簡(jiǎn)化了實(shí)例的創(chuàng)建結(jié)構(gòu)，工廠方法模式需要有一個(gè)與產(chǎn)品類(lèi)等級(jí)結(jié)構(gòu)相同的等級(jí)結(jié)構(gòu)，而原型模式不需要這樣。
產(chǎn)品類(lèi)不需要事先確定產(chǎn)品的等級(jí)結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵湍Ｊ竭m用于任何的等級(jí)結(jié)構(gòu)
原型模式的缺點(diǎn)有：
每個(gè)類(lèi)必須配備一個(gè)克隆方法
配備克隆方法需要對(duì)類(lèi)的功能進(jìn)行通盤(pán)考慮，這對(duì)于全新的類(lèi)不是很難，但對(duì)于已有的類(lèi)不一定很容易，特別當(dāng)一個(gè)類(lèi)引用不支持串行化的間接對(duì)象，或者引用含有循環(huán)結(jié)構(gòu)的時(shí)候。
四、.NET中原型模式的實(shí)現(xiàn)
在.NET中可以很容易地通過(guò)實(shí)現(xiàn)ICloneable接口（這個(gè)接口就是原型，提供克隆方法，相當(dāng)于與上面代碼中MonkeyKingPrototype抽象類(lèi)）中Clone()方法來(lái)實(shí)現(xiàn)原型模式，如果我們想我們自定義的類(lèi)具有克隆的功能，首先定義類(lèi)繼承與ICloneable接口并實(shí)現(xiàn)Clone方法。在.NET中實(shí)現(xiàn)了原型模式的類(lèi)如下圖所示（圖中只截取了部分，可以用Reflector反編譯工具進(jìn)行查看）：
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