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96、23种设计模式之原型模式（5/23）

news 2025/8/25 5:31:47

原型模式（Prototype Pattern）是创建型设计模式的一种，其核心思想是通过复制现有对象（原型）来创建新对象，而非通过构造函数或工厂方法从头构建。该模式将对象的创建过程从构造逻辑转移到复制操作，适用于需要快速生成相似对象或避免重复初始化的场景。

一、模式结构与角色

原型模式包含以下关键角色：

1.抽象原型（Prototype）

定义克隆接口（如clone()方法），为所有具体原型类提供统一的操作规范。

2.具体原型（Concrete Prototype）

实现抽象原型的克隆方法，完成对象复制逻辑。
需处理浅拷贝（Shallow Copy）或深拷贝（Deep Copy）的差异：
- 浅拷贝：复制对象本身及基本类型字段，引用类型字段仍指向原对象内存地址。
- 深拷贝：递归复制所有引用类型字段，确保新对象与原对象完全独立。

3.客户端（Client）

通过原型接口调用克隆方法，获取新对象实例，无需关心具体创建细节。

二、模式实现方式

在C#中，原型模式可通过实现 ICloneable 接口或自定义克隆方法实现，支持浅拷贝和深拷贝。

1. 浅拷贝（Shallow Copy）

通过 MemberwiseClone() 方法实现（默认浅拷贝）：

public class Video : ICloneable
{public string Name { get; set; }public DateTime CreateTime { get; set; }// 浅拷贝：复制值类型和引用地址public object Clone(){return this.MemberwiseClone(); // 引用类型字段（如CreateTime）共享同一实例}
}// 使用
Video original = new Video { Name = "Tutorial", CreateTime = DateTime.Now };
Video cloned = (Video)original.Clone();
cloned.Name = "Clone"; // 修改不影响原对象
cloned.CreateTime = DateTime.Now; // 原对象的CreateTime也会变（共享引用）

2. 深拷贝（Deep Copy）

需手动复制引用类型字段，或通过序列化实现：

方法1：手动实现

public class Video : ICloneable
{public string Name { get; set; }public DateTime CreateTime { get; set; }public object Clone(){Video cloned = (Video)this.MemberwiseClone();cloned.CreateTime = new DateTime(CreateTime.Ticks); // 复制引用类型return cloned;}
}

方法2：序列化（需标记 [Serializable]）

[Serializable]
public class Video : ICloneable
{public string Name { get; set; }public DateTime CreateTime { get; set; }public object Clone(){using (MemoryStream stream = new MemoryStream()){BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();formatter.Serialize(stream, this);stream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);return formatter.Deserialize(stream); // 完全独立的对象}}
}

原型管理器（可选）
维护原型注册表，按需克隆：

public class PrototypeManager
{private Dictionary<string, Video> _prototypes = new Dictionary<string, Video>();public void Register(string key, Video prototype){_prototypes[key] = prototype;}public Video Create(string key){return (Video)_prototypes[key].Clone();}
}// 使用
manager.Register("Tutorial", new Video { Name = "Tutorial" });
Video cloned = manager.Create("Tutorial");