一、原型模式的概念
原型模式属于创建型设计模式。当要创建的对象类型由原型实例确定时使用它，该实例被克隆以生成新对象。
此模式用于
1、避免客户端应用程序中的对象创建者的子类，如工厂方法模式。
2、避免以标准方式创建新对象的固有成本（例如，使用'new'关键字），当它对于给定的应用程序来说过于昂贵时。
上述定义来自wiki，简单来说，就是创建一个全新的对象代价太高时，比如耗时太长时，能直接从现有实例中以较小的代价克隆出一个对象。
二、原型模式的实现
实现原型模式的方式之一为克隆，下面我们来实现一下
1、先定义一个抽象原型，包含两个克隆的虚方法（方便子类重写）
我要评论namespace prototypepattern
{
using system;
using system.io;
using system.runtime.serialization.formatters.binary;
[serializable]
public abstract class abstractprototype
{
/// <summary>
/// 浅克隆
/// <remarks>使用objectmemberwiseclone</remarks>
/// </summary>
/// <returns>当前对象副本</returns>
public virtual abstractprototype clone()
{
return (abstractprototype)this.memberwiseclone();
}
/// <summary>
/// 深克隆
/// <remarks>使用二进制序列化反序列化实现</remarks>
/// </summary>
/// <returns>当前对象副本</returns>
public virtual abstractprototype deepclone()
{
memorystream stream = new memorystream();
binaryformatter binaryformatter = new binaryformatter();
binaryformatter.serialize(stream, this);
stream.position = 0;
var instance = (abstractprototype)binaryformatter.deserialize(stream);
stream.disposeasync();
return instance;
}
}
}
2、需要实现原型模式的类继承此抽象类即可
namespace prototypepattern
{
using system;
[serializable]
public class concreteprototype : abstractprototype
{
public int number { get; set; }
public person person { get; set; }
}
}
person类
namespace prototypepattern
{
using system;
[serializable]
public class person
{
public string name { get; set; }
public int age { get; set; }
}
}
以上代码就实现了原型模式。
其中的克隆方式又分为浅克隆，深克隆，深克隆使用的是序列化反序列化的方式（需要在类上增加[serializable]特性）。
浅克隆
复制出来的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仍然指向原来的对象。
深克隆
复制出来的所有变量都含有与原来的对象相同的值，那些引用其他对象的变量将指向复制出来的新对象，是一个全新的副本。
我们来测试一波
{
concreteprototype no0 = new concreteprototype() { number = 0, person = new person() { age = 17, name = "vincent" } };
console.writeline("第一次构造");
console.writeline($"no0：number:{no0.number}，age:{no0.person.age}，name:{no0.person.name}");
console.writeline("从no0浅克隆到no1");
concreteprototype no1 = (concreteprototype)no0.clone();
console.writeline("修改no1");
no1.person.age = 18;
no1.person.name = "vincent1";
console.writeline($"no0：number:{no0.number}，age:{no0.person.age}，name:{no0.person.name}");
console.writeline($"no1：number:{no1.number}，age:{no1.person.age}，name:{no1.person.name}");
console.writeline("******************");
console.writeline("从no0浅克隆到no2");
concreteprototype no2 = (concreteprototype)no0.deepclone();
console.writeline("修改no2");
no2.person.age = 19;
no2.person.name = "vincent2";
console.writeline($"no0：number:{no0.number}，age:{no0.person.age}，name:{no0.person.name}");
console.writeline($"no2：number:{no2.number}，age:{no2.person.age}，name:{no2.person.name}");
console.writeline("******************");
}
看看结果
可以看到，通过浅克隆得到的对象和原对象共享引用对象，深克隆的反之。
以上是一般的实现方式，但是这里使用的是继承抽象原型类的方式。我们知道，c#里是单继承，我们这里继承了抽象的原型类，就不能继承其他类了，难免会有些不方便。下面我们来改进一下。
三、改进
我们知道.net框架里为我们提供了icloneable接口，此接口只包含一个返回值为object的clone方法。object类中提供了返回值为object、访问级别为protected的memberwiseclone方法。那么我们只需要继承icloneable接口，实现clone方法，把clone方法访问级别改为public即可实现原型模式，如下
namespace prototypepattern
{
using system;
[serializable]
public class concreteprototype2 : icloneable
{
public int number { get; set; }
public person person { get; set; }
/// <summary>creates a new object that is a copy of the current instance.</summary>
/// <returns>a new object that is a copy of this instance.</returns>
public object clone()
{
return this.memberwiseclone();
}
}
}
这里只有浅克隆，没有深克隆，怎么办？我们使用扩展方法，为icloneable接口扩展一个深克隆方法，如下
namespace prototypepattern
{
using system;
using system.io;
using system.runtime.serialization.formatters.binary;
public static class icloneableextension
{
public static t deepclone<t>(this icloneable instance)
{
memorystream stream = new memorystream();
binaryformatter binaryformatter = new binaryformatter();
binaryformatter.serialize(stream, instance);
stream.position = 0;
var duplicate = binaryformatter.deserialize(stream);
stream.disposeasync();
return (t)duplicate;
}
}
}
四、总结
以上的实现只能应对一般的情况，如果需要应对复杂的情况，如克隆对象中指定的对象（例如单据的复制），就需要改进或增加克隆的实现方式。
文中的代码下载：https://github.com/hzhhhbb/prototypepattern
五、参考资料
https://en.wikipedia.org/wiki/prototype_pattern
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