【转】设计模式学习笔记(4)-原型

Prototype模式在创建型模式中属于较不常用的一个模式，但其思想是十分值得学习的，尤其在Javascript中尤其常见，其中可以参考这里。
Prototype这个词在中文翻译成原型,原型的意思就是说有一个原型对象，其它的对象都是这个对象衍生出来的，有点类似于复印的意思。

理解原型的概念很重要，举个实际的例子吧。在Windows中如果我们要新建某种文件，如txt文件，我们会这样做：

在需要建立文件位置处右击选择新建文件即可，这是通常的做法。另外一种方法是利用已有的一个txt文件复制，即：

这两种创建文件的方式有什么不同呢？当我们右键新建是其实系统将自带的某一个txt文件模板复制到当前位置，模板和生成的文件是不一样的。这里类似于直接对new 某个类产生一个对象。
而第二种方式则是利用一个已有的对象生成一个该对象的拷贝(深拷贝)，两个对象是完全一样的，对于生成的新文件来说，原来的那个文件就是它的原型。

在面向对象程序设计中，使用原型模式可有效减小子类的数目。对于C++等静态语言来说，利用原型可以实现动态生成类，使得代码更少；而对于Java等动态语言，原型模式则意义不大，因为这些
语言中的类本身就是一个对象(Java中是不是有个Class对象？)，可以直接作为参数传给函数。

举个例子吧，当我们复印文件时，需要一张纸作为模板放在复印机中则可以印刷出一模一样的文件。我们使用原型模式类图为：

在上面的类图中，有文件(类)，它是一个抽象类，getWidth方法返回文件的宽度，而clone方法则返回该对象的一个深拷贝。它有A5File和A4File两个子类，子类必须重载clone方法。另外还有个Tools抽象类，
这个类有个go方法，子类可以重载该方法以实现特定的动作，如对于Stapler子类来说，do会将文件装订起来；而对于Cutter子类来说则会裁剪文件。
根据这个类生成的代码是十分简单的。

class File
{
public:
    virtual int getWidth() = 0;
    virtual File* clone() = 0;
};
class A5File : public File
{
private:
    int width;
public:
    A5File(int n):width(n){}
    int getWidth()
    {
        return width;
    }
    File* clone()
    {
        return new A5File(this->width);
    }
};
class A4File : public File
{
private:
    int width;
public:
    A4File(int n):width(n){}
    int getWidth()
    {
        return width;
    }
    File* clone()
    {
        return new A5File(this->width);
    }
};

由于对象只有一个width一个属性，实现clone函数时仅仅将新对象的width设置成现有File对象的width即可。然而在实际应用中，拷贝构造函数的编写并不简单，这不是本文所要介绍的内容，因而从简。

class Tools
{
public:
    virtual void go(){}
};
class Stapler : public Tools
{
private:
    File* file;
public:
    Stapler(File* file)
    {
        this->file = file->clone();
    }
    void go()
    {
        cout << "This is the stapler, this is " << this->file->getWidth() << " width!" << endl;
    }
 
};
class Cutter : public Tools
{
private:
    File* file;
public:
    Cutter(File* file)
    {
        this->file = file->clone();
    }
    void go()
    {
        cout << "This is the cutter, this is " << this->file->getWidth() << "width" << endl;
    }
 
};

Tools的子类仅仅打印文件的宽度和实施操作的名称，这里依然是为了简化处理。
在主函数这样写：

Tools* tool = new Stapler(new A5File(123));
tool->go();

结果输出为：

This is the stapler, this is 123 width!

这里仅仅实现了原型模式最简单的应用。

在实际应用中，往往利用一个关联管理器（在C++中可以使用Map）存储作为原型的对象，这样在以后的编写中可以检索这个管理器以获得新的对象，这一点对于C++等静态语言十分重要。注：在后面的单例模式也可以这样使用。

前面已经提到了，Prototype模式存在的最大问题是拷贝构造函数的编写，并且必须使用深拷贝，C++中并没有提供默认的拷贝构造函数，必须自己编写（Java中的Object类提供了clone方法）。另外创建出的新对象往往并不能直接
使用，这里可以为每个Prototype子类编写初始化函数，由于必须实现clone方法，当子类比较多的时候还是比较麻烦的。

最后我们来看看原型模式的适用性:

当要实例化的类是在运行时刻指定时，例如，通过动态装载

为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时

当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。

值得注意的是第三条，Prototype模式真正发挥其作用是与Composite以及Decorator模式的组合使用，由于这两个模式是通过对象组合以为对象添加新的职能，这样通过Prototype模式可快速生成具有复杂功能的类。

原文链接:http://lecoding.com/articles/110.html

posted on 2013-03-05 13:56 TheKingOfKingFish 阅读(111) 评论(0) 收藏举报

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