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一、什么是原型模式
原型模式是一种创建型设计模式,它允许通过复制现有对象来创建新对象,而无需通过实例化类来创建
二、为什么需要原型模式
- 提高性能:通过复制现有对象来创建新对象,避免了重复创建对象的开销,从而提高了性能。
- 简化对象的创建过程:使用原型模式可以通过复制一个已有对象来创建新对象,从而简化了对象的创建过程。
- 保护对象的状态:使用原型模式可以通过复制原型对象来创建新对象,从而保护了原型对象的状态。
- 提供灵活性:原型模式允许在运行时动态地添加或删除对象,从而提供了更大的灵活性。
- 促进代码复用:通过复制现有对象来创建新对象,可以避免重复编写相似的代码,从而促进了代码的复用。
三、原型模式实现方法
- 在原型模式中,我们首先定义一个原型接口,该接口包含一个克隆方法,用于复制对象。
- 然后,我们创建一个具体的原型类,该类实现了原型接口,并实现了克隆方法来复制自身。
- 使用原型模式可以避免直接实例化类,从而提高对象的创建效率。当需要创建大量相似对象时,原型模式非常有用。通过复制现有对象,我们可以快速创建新对象,并根据需要进行修改。
- 在原型模式中,对象的复制可以分为浅复制和深复制两种方式。浅复制只复制对象的基本属性,而深复制会递归复制对象的所有属性,包括引用类型的属性。
四、原型模式的应用范围及例子
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创建对象的成本较高:当创建一个对象的成本较高时,可以使用原型模式来复制一个已有对象,从而避免重复创建对象的开销。
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避免构造函数的复杂性:有时候,一个对象的构造函数可能非常复杂,包含了大量的初始化逻辑。使用原型模式可以避免这种复杂性,通过复制一个已有对象来创建新对象。
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保护对象的状态:有些对象的状态可能会发生变化,但是在某些情况下,我们希望保留对象的初始状态。使用原型模式可以通过复制原型对象来创建新对象,从而保护原型对象的状态。
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简化对象的创建过程:有时候,创建一个对象可能涉及到多个步骤,而且这些步骤可能会有不同的变体。使用原型模式可以通过复制一个已有对象来创建新对象,从而简化对象的创建过程。
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例子说明:当你创建一个原型艺术品,它是你的初始设计。然后,你可以使用原型模式来复制这个原型,并对每个副本进行微调以创建不同的艺术品。汽车制造商可以使用原型模式来创建不同型号的汽车,而无需重新设计每个型号。他们可以基于一个原型汽车进行复制,并对每个副本进行微调,例如改变外观、内饰或功能。
五、原型模式的代码实现
cpp
class Prototype
{
public:
virtual Prototype* Clone(void)=0;
Prototype(int);
protected:
int id;
};
Prototype::Prototype(int i):id(i)
{
Print("The prototype ",&this,", id - ",id," is created");
}
class ConcretePrototype1:public Prototype
{
public:
ConcretePrototype1(int);
Prototype* Clone(void);
};
ConcretePrototype1::ConcretePrototype1(int i):
Prototype(i)
{
Print("The concrete prototype 1 - ",&this,", id - ",id," is created");
}
Prototype* ConcretePrototype1::Clone(void)
{
Print("The cloning concrete prototype 1 - ",&this,", id - ",id);
return new ConcretePrototype1(id);
}
class ConcretePrototype2:public Prototype
{
public:
ConcretePrototype2(int);
Prototype* Clone(void);
};
ConcretePrototype2::ConcretePrototype2(int i):
Prototype(i)
{
Print("The concrete prototype 2 - ",&this,", id - ",id," is created");
}
Prototype* ConcretePrototype2::Clone(void)
{
Print("The cloning concrete prototype 2 - ",&this,", id - ",id);
return new ConcretePrototype2(id);
}
class Client
{
public:
string Output(void);
void Run(void);
};
string Client::Output(void) {return __FUNCTION__;}
void Client::Run(void)
{
Prototype* prototype;
Prototype* clone;
Print("requests to create the concrete prototype 1 with id 1");
prototype=new ConcretePrototype1(1);
Print("requests the prototype ",prototype," to create its clone");
clone=prototype.Clone();
delete prototype;
delete clone;
Print("requests to create the concrete prototype 2 with id 2");
prototype=new ConcretePrototype2(2);
Print("requests the prototype ",prototype," to create its clone");
clone=prototype.Clone();
delete prototype;
delete clone;
}