创建型模式之原型模式

一、概述

1、工作原理：将一个原型对象传给要发动创建的对象(即客户端对象),这个要发动创建的对象通过请求原型对象复制自己来实现创建过程

2、通过克隆方法所创建的对象是全新的对象，它们在内存中拥有新的地址，每一个克隆对象都是独立的

3、核心思想：是通过复制现有对象的原型来创建对象，而不是通过实例化来创建对象。

二、原型模式的结构

原型模式包含以下3个角色

（1）Prototype（抽象原型类）

（2）ConcretePrototype(具体原型类）

（3）Client（客户类）

三、浅克隆与深克隆

1、浅克隆：当原型对象被复制时，只复制它本身和其中包含的值类型的成员变量，而引用类型的成员变量并没有复制

 2、深克隆：除了对象本身被复制外，对象所包含的所有成员变量也将被复制

四、模式优点 

1、简化对象的创建过程，通过复制一个已有实例可以提高新实例的创建效率

2、扩展性较好

3、提供了简化的创建结构，原型模式中产品的复制是通过封装在原型类中的克隆方法实现的，无须专门的工厂类来创建产品

五、模式缺点

1、需要为每一个类配备一个克隆方法，而且该克隆方法位于一个类的内部，当对已有的类进行改造时，需要修改源代码，违背了开闭原则

2、在实现深克隆时需要编写较为复杂的代码，而且当对象之间存在多重嵌套引用时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现起来可能会比较麻烦

六、模式适用环境

1、创建对象成本较大，新对象可以通过复制已有对象来获得，如果是相似对象，则可以对其成员变量稍作修改

2、系统要保存对象的状态，而对象的状态变化很小

3、需要避免使用分层次的工厂类来创建分层次的对象，并且类的实例对象只有一个或很少几个组合状态，通过复制原型对象得到新实列可能比使用构造函数创建一个新实例更加方便

七、原型模式示例代码

#include 
#include 
using namespace std;
class Prototype
{
public:
	virtual Prototype* clone() const = 0;
	virtual void showInfo() const = 0;
};
 
class Car : public Prototype
{
public:
	Car(const string& make, const string& model, int year)
		: m_make(make)
		, m_model(model)
		, m_year(year)
	{
	}
 
	void showInfo() const override
	{
		cout << m_year << " " << m_make << " " << m_model << endl;
	}
 
protected:
	Prototype* clone() const override
	{
		return new Car(m_make, m_model, m_year);
	}
 
private:
	string m_make;
	string m_model;
	int m_year;
};
 
class PrototypeFactory
{
public:
	Prototype* getPrototype(const string& type)
	{
		return m_prototypes[type]->clone();
	}
 
	void addPrototype(const string& type, Prototype* prototype)
	{
		m_prototypes[type] = prototype;
	}
private:
	map m_prototypes;
};
 
int main()
{
	PrototypeFactory factory;
 
	Car* carPrototype = new Car("Honda", "Accord", 2024);
	factory.addPrototype("Car", carPrototype);
 
	Prototype* cloneCar = factory.getPrototype("Car");
	carPrototype->showInfo();
	cloneCar->showInfo();
	return 0;
}