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设计模式之「原型」模式

2022-06-11 220

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简介： 设计模式之「原型」模式

1.原型模式的动机

为什么会出现原型模式？原型模式是为了解决什么问题？本篇文章将一探究竟，深入学习一下什么是原型模式。在软件系统中，经常面临着某些结构复杂对象的创建工作。由于需求的变化，这些对象经常面临着剧烈的变化，但是它们却拥有比较稳定一致的接口。

如何应对上面的这种变化？如何向客户端程序(使用这些对象的程序)隔离出这些易变对象，从而使得依赖这些易变对象的客户端程序不会随着需求改变而变化？

2.原型模式的定义

定义：使用原型实例指定待创建对象的种类，然后通过拷贝(深拷贝)，[关于什么是浅拷贝与深拷贝，可参见参考资料解释]。这些原型来创建新的对象。具体来说：将一个原型对象传递给要发动创建的对象(即客户端对象)，客户端对象通过请求原型对象复制自己来实现创建新对象的过程。

3.原型模式的UML类图

原型模式的UML类图中主要有三个角色：

(1).抽象原型类(AbstractPrototype):声明复制自身的接口；

(2).具体原型类(ConcretePrototype):实现复制自身的接口；

(3).客户端:声明一个抽象原型类，根据客户的具体需求复制具体原型类对象实例；

4.原型模式实战

相信小伙伴们的读书生涯多少都会遇到过“抄作业”这件事，下面假设下面这种场景：2021年寒假就快结束了，但是CurryCoder同学的寒假作业还没写完。着急之下，他想到可以借用同学小王的作业来“参考参考”。于是有了下面的HomeWorkModel类。

// 作业类
class HomeWorkModel{
public:
    char* modelName;
    void setHomeWorkModelName(char* iName)
    {
        this->modelName = iName;
    }
};

接着，定义原型类和copy()方法，具体如下所示：

// 抽象原型类
class AbstractPrototypeHomeWork{
public:
    AbstractPrototypeHomeWork(){}
    virtual AbstractPrototypeHomeWork* copy() = 0;
};
// 具体原型类
class ConcretePrototypeHomeWork:public AbstractPrototypeHomeWork{
public:
    ConcretePrototypeHomeWork(){}
    ConcretePrototypeHomeWork(char* iName, int iIdNum, char* modelName){
        this->name = iName;
        this->idNum = iIdNum;
        this->homeworkModel = new HomeWorkModel();
        this->homeworkModel->setHomeWorkModelName(modelName);
    }
    ConcretePrototypeHomeWork* copy(){
        ConcretePrototypeHomeWork* homework = new ConcretePrototypeHomeWork();
        homework->setName(this->name);
        homework->setIdNum(this->idNum);
        homework->homeworkModel = this->homeworkModel;
        return homework;
    }
    void setName(char* iName)
    {
        this->name = iName;
    }
    void setIdNum(int iIdNum)
    {
        this->idNum = iIdNum;
    }
    void setModel(HomeWorkModel* iHomeWorkModel)
    {
        this->homeworkModel = iHomeWorkModel;
    }
    // 打印信息
    void printPersonInfo()
    {
        cout << "\tname: " << this->name << endl;
        cout << "\tidNum: " << this->idNum << endl;
        cout << "\tmodelName: " << this->homeworkModel->modelName << endl; 
    }
private:
    char* name;
    int idNum;
    HomeWorkModel* homeworkModel;
};

最后，利用浅拷贝在客户端程序中实现“借鉴借鉴”小王作业的效果。

// 浅拷贝
int main() {
    ConcretePrototypeHomeWork* xiaowang = new ConcretePrototypeHomeWork("xiaowang", 10086, "xiaowang_Model");
    cout << "小王的作业:\n";
    xiaowang->printPersonInfo();
    cout << "\nCurryCoder的直接抄小王的作业......\n";
    ConcretePrototypeHomeWork* CurryCoder = xiaowang;
    cout << "\nCurryCoder的作业:\n";
    CurryCoder->printPersonInfo();
    cout << endl;
    cout << "CurryCoder抄完作业后，必须修改名字和学号。否则，老师会发现的.\n";
    CurryCoder->setName("CurryCoder");
    CurryCoder->setIdNum(10010);
    HomeWorkModel* CurryCoderModel = new HomeWorkModel();
    CurryCoderModel->setHomeWorkModelName("CurryCoder_Model");
    CurryCoder->setModel(CurryCoderModel);
    cout << endl;
    cout << "小王的作业:\n";
    xiaowang->printPersonInfo();
    cout << "CurryCoder的作业:\n";
    CurryCoder->printPersonInfo();
    return 0;
}

通过上面浅拷贝的操作，我们可以发现当CurryCoder将名字和学号修改成自己的时，原先小王作业本中的名字和学号也会被修改。因此，必须使用深拷贝操作即(使用原型模式)实现拷贝小王作业的目的，客户端程序如下所示：

// 深拷贝
int main() {
    ConcretePrototypeHomeWork* xiaowang = new ConcretePrototypeHomeWork("xiaowang", 10086, "xiaowang_Model");
    cout << "小王的作业:\n";
    ConcretePrototypeHomeWork* CurryCoder = xiaowang->copy();
    cout << "\nCurryCoder的作业:\n";
    cout << endl;
    cout << "CurryCoder抄完作业后，必须修改名字和学号。否则，老师会发现的.\n";
    CurryCoder->setName("CurryCoder");
    CurryCoder->setIdNum(10010);
    HomeWorkModel* CurryCoderModel = new HomeWorkModel();
    CurryCoderModel->setHomeWorkModelName("CurryCoder_Model");
    CurryCoder->setModel(CurryCoderModel);
    cout << endl;
    cout << "小王的作业:\n";
    xiaowang->printPersonInfo();
    cout << "CurryCoder的作业:\n";
    CurryCoder->printPersonInfo();
    return 0;
}