09 设计模式教学课件

原型（Prototype）模式,原型（Prototype）模式,原型模式的用意是：通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象类型，然后用复制这个原型对象的办法创建出更多的同类型对象。,Java对原型模式的支持,Java语言中已经提供了clone方法，定义在Object类中，需要实现克隆功能的类，只需要实现java.lang.Cloneable接口即可,C#对原型模式的支持,在C#里面，我们可以很容易的通过Clone()方法实现原型模式。任何类，只要想支持克隆，必须实现C#中的ICloneable接口。ICloneable接口中有一Clone方法，可以在类中复写,实现自定义的克隆方法。克隆的实现方法有两种：浅拷贝（shallowcopy）与深拷贝（deepcopy）。,浅拷贝：只负责克隆按值传递的数据（比如基本数据类型、String类型）深拷贝：除了浅拷贝要克隆的值外，还负责克隆引用类型（属性的类型也是对象）的数据。需要注意的是执行深拷贝后，原来的对象和新创建的对象不会共享任何东西；改变一个对象对另外一个对象没有任何影响。,Prototype模式的结构：,客户（Client）角色：客户类提出创建对象的请求。,抽象原型（Prototype）角色：这是一个抽象角色，通常由一个C#接口或抽象类实现。此角色给出所有的具体原型类所需的接口。在C#中，抽象原型角色通常实现了ICloneable接口。具体原型（ConcretePrototype）角色：被复制的对象。此角色需要实现抽象原型角色所要求的接口。,抽象原型（Prototype）角色,abstractclassPrototypeprivatestringid;publicPrototype(stringid)this.id=id;publicstringIdgetreturnid;abstractpublicPrototypeClone();,具体原型（ConcretePrototype）角色1：,classConcretePrototype1:Prototype/ConstructorspublicConcretePrototype1(stringid):base(id)/MethodsoverridepublicPrototypeClone()/Shallowcopyreturn(Prototype)this.MemberwiseClone();,MemberwiseClone方法创建一个浅表副本，方法是创建一个新对象，然后将当前对象的非静态字段复制到该新对象。如果字段是值类型的，则对该字段执行逐位复制。如果字段是引用类型，则复制引用但不复制引用的对象；因此，原始对象及其复本引用同一对象。,具体原型（ConcretePrototype）角色2：,classConcretePrototype2:Prototype/ConstructorspublicConcretePrototype2(stringid):base(id)/MethodsoverridepublicPrototypeClone()/Shallowcopyreturn(Prototype)this.MemberwiseClone();,classClientpublicstaticvoidMain(stringargs)/CreatetwoinstancesandcloneeachConcretePrototype1p1=newConcretePrototype1(I);ConcretePrototype1c1=(ConcretePrototype1)p1.Clone();Console.WriteLine(Cloned:0,c1.Id);ConcretePrototype2p2=newConcretePrototype2(II);ConcretePrototype2c2=(ConcretePrototype2)p2.Clone();Console.WriteLine(Cloned:0,c2.Id);,简历的原型实现,classResume:ICloneableprivatestringname;privatestringsex;privatestringage;privatestringtimeArea;privatestringcompany;publicResume(stringname)=name;,/设置个人信息publicvoidSetPersonalInfo(stringsex,stringage)this.sex=sex;this.age=age;/设置工作经历publicvoidSetWorkExperience(stringtimeArea,stringcompany)this.timeArea=timeArea;pany=company;,/显示publicvoidDisplay()Console.WriteLine(012,name,sex,age);Console.WriteLine(工作经历：01,timeArea,company);publicObjectClone()return(Object)this.MemberwiseClone();,staticvoidMain(stringargs)Resumea=newResume(大鸟);a.SetPersonalInfo(男,29);a.SetWorkExperience(1998-2000,XX公司);Resumeb=(Resume)a.Clone();b.SetWorkExperience(1998-2006,YY企业);Resumec=(Resume)a.Clone();c.SetPersonalInfo(男,24);a.Display();b.Display();c.Display();Console.Read();,优点,想要改某份简历，只需要对这份简历作一定的修改就可以，不会影响到其它简历，相同的部分就不用再重复一般在初始化的信息不发生变化的情况下，克隆是最好的办法。即隐藏了创建的细节，又对性能是大大的提高。,浅复制与深复制,MemberwiseClone方法创建一个浅表副本.如果“简历”类当中有对象的引用，那么引用的对象数据是不会被克隆过来的,举例：设立“工作经历类”,/工作经历classWorkExperienceprivatestringworkDate;publicstringWorkDategetreturnworkDate;setworkDate=value;privatestringcompany;publicstringCompanygetreturncompany;setcompany=value;,classResume:ICloneableprivatestringname;privatestringsex;privatestringage;privateWorkExperiencework;publicResume(stringname)=name;work=newWorkExperience();/设置个人信息publicvoidSetPersonalInfo(stringsex,stringage)this.sex=sex;this.age=age;,/设置工作经历publicvoidSetWorkExperience(stringworkDate,stringcompany)work.WorkDate=workDate;work.Company=company;/显示publicvoidDisplay()Console.WriteLine(012,name,sex,age);Console.WriteLine(工作经历：01,work.WorkDate,work.Company);publicObjectClone()return(Object)this.MemberwiseClone();,staticvoidMain(stringargs)Resumea=newResume(大鸟);a.SetPersonalInfo(男,29);a.SetWorkExperience(1998-2000,XX公司);Resumeb=(Resume)a.Clone();b.SetWorkExperience(1998-2006,YY企业);Resumec=(Resume)a.Clone();c.SetPersonalInfo(男,24);c.SetWorkExperience(1998-2003,ZZ企业);a.Display();b.Display();c.Display();Console.Read();,客户端,出错原因：,MemberwiseClone()。对引用类型，就只是复制了引用，对引用的对象还是指向了原来的对象。此题中，三个引用都指向了同一个对象,复制,浅复制：被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用都仍然指向原来的对象。深复制：把引用对象的变量指向复制过的新对象，而不是原有的被引用的对象。,简历的深复制实现,/工作经历classWorkExperience:ICloneableprivatestringworkDate;publicstringWorkDategetreturnworkDate;setworkDate=value;privatestringcompany;publicstringCompanygetreturncompany;setcompany=value;publicObjectClone()return(Object)this.MemberwiseClone();,classResume:ICloneableprivatestringname;privatestringsex;privatestringage;privateWorkExperiencework;publicResume(stringname)=name;work=newWorkExperience();privateResume(WorkExperiencework)this.work=(WorkExperience)work.Clone();/设置个人信息publicvoidSetPersonalInfo(stringsex,stringage)this.sex=sex;this.age=age;,提供Clone方法调用的私有构造函数，以便克隆“工作经历”的数据,/设置工作经历publicvoidSetWorkExperience(stringworkDate,stringcompany)work.WorkDate=workDate;work.Company=company;/显示publicvoidDisplay()Console.WriteLine(012,name,sex,age);Console.WriteLine(工作经历：01,work.WorkDate,work.Company);publicObjectClone()Resumeobj=newResume(this.work);=;obj.sex=this.sex;obj.age=this.age;returnobj;,调用私有的构造方法，让“工作经历”克隆完成，然后再给这个“简历”对象的相关字段赋值，最终返回一个深复制的简历对象,staticvoidMain(stringargs)Resumea=newResume(大鸟);a.SetPersonalInfo(男,29);a.SetWorkExperience(1998-2000,XX公司);Resumeb=(Resume)a.Clone();b.SetWorkExperience(1998-2006,YY企业);Resumec=(Resume)a.Clone();c.SetPersonalInfo(男,24);c.SetWorkExperience(1998-2003,ZZ企业);a.Display();b.Display();c.Display();Console.Read();,客户端,深拷贝/浅拷贝举例,下面给出浅拷贝与深拷贝的两个例子，例子使用了ICloneable接口。C#中的数组是引用型的变量，我们通过数组来进行演示：,浅拷贝：,classShallowCopy:ICloneablepublicintv=1,2,3;publicObjectClone()returnthis.MemberwiseClone();publicvoidDisplay()foreach(intiinv)Console.Write(i+,);Console.WriteLine();,classClientpublicstaticvoidMain()ShallowCopysc1=newShallowCopy();ShallowCopysc2=(ShallowCopy)sc1.Clone();sc1.v0=9;sc1.Display();sc2.Display();,ShallowCopy对象实现了一个浅拷贝，因此当对sc1进行克隆时，其字段v并没有克隆，这导致sc1与sc2的字段v都指向了同一个v，因此，当修改了sc1的v0后，sc2的v0也发生了变化。,深复制,classDeepCopy:ICloneablepublicintv=1,2,3;publicDeepCopy()/供Clone方法调用的私有构造函数privateDeepCopy(intv)this.v=(int)v.Clone();publicObjectClone()/构造一个新的DeepCopy对象，构造参数为原有对象中使用的vreturnnewDeepCopy(this.v);publicvoidDisplay()foreach(intiinv)Console.Write(i+,);Console.WriteLine();,classClientpublicstaticvoidMain()DeepCopydc1=newDeepCopy();DeepCopydc2=(DeepCopy)dc1.Clone();dc1.v0=9;dc1.Display();dc2.Display();,这次在克隆的时候，不但克隆对象本身，连里面的数组字段一并克隆。因此，最终打印出来的dc1与dc2不同。,Prototype模式本质（原型引入的初衷）,克隆生成对象你如果要生成一大批很相像的类的实例时，不用每次去做重复的赋值工作。如果你有一个类A,它有十个成员变量，现在你打算生成100个A的实例，而这些实例的变量值大部分相同（比如说七个相同），只有一小部分不一样（比如说三个），那么如果没有Prototype,那么你就得每次New一个A的对像，然后赋值，这样，你要重复100次同样的七个变量的赋值工作，显然，这样很麻烦。现在你有了原型，那么问题就简单了，你只要生成一个A的实例，再通过clone来生成其它的实例，然后再一一修改其它实例不同的地方。,Prototype模式与Factory模式的关系,虽然原型引入的初衷是像上面所说，但他实现起来，却完全可以达到工厂模式的郊果；而且，用起来甚至比工厂模式更方便、灵活。对于工厂模式与原形模式在功能上的这点巧合，也许是因为本来工厂模式和原型模式都是创建型模式（三种类型，行为、结构），这样，他们的基本功能都能生成对象，因而使得原型模式在功能上可以代替工厂模式。,工厂模式实现的生产产品的功能，关键是利用了继承的特性。也就是说，你生成的产品，一定是由同一个抽象产品类派生出来的。所以，在工厂模式下，你如果要生成一类产品，就要引入一个抽像产品类，然后再由它派生出具体产品。同样，在原型模