[C++][设计模式][原型模式]详细讲解

1.动机

在软件系统中，经常面临这“某些结构复杂的对象”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
如何应对这种变化？如何向“客户程序(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“的客户程序不随着需求改变而改变

2.模式定义

定义：使用原型实例指定创建对象的种类，然后通过拷贝这些原型来创建新的对象
结构

3.要点总结

Prototype模式同样用于隔离对象的使用者和具体类型(易变类)之间的耦合关系，它同样要求这些“易变类”拥有稳定的接口
Prototype模式对于**“如何创建易变类的实体对象“采用”原型克隆“的方法来做**，它使得我们可以非常灵活地动态创建”拥有某些稳定接口“的新对象 —— 所需工作仅仅是注册一个新类的对象(即原型)，然后在任何需要的地方Clone
Prototype模式中的Clone方法可以利用某些框架中的序列化来实现深拷贝
优点
- 可以克隆对象，而无需与他们所属的具体类相耦合
- 可以克隆预生成原型，避免反复运行初始化代码
- 可以更方便地生成复杂对象
- 可以用继承以外的方式来处理复杂对象的不同配置
缺点：
- 需要为每一个类都配置一个clone方法
- clone方法位于类的内部，当对已有类进行改造时，需要修改代码，违背了开闭原则
- 当进行深拷贝的时候，需要编写较为复杂的代码，而且当对象之间存在多重嵌套时，为了实现深克隆，每一层对象对应的类都必须支持深克隆，实现复杂
适用场景
- 对象之间相同或相似，及只是个别的几个属性不同时
- 创建对象成本较大，例如初始化时间长，占用CPU太多，或者占用网络资源太多，需要优化资源
- 创建一个对象需要频繁的数据准备或访问权限等，需要提高性能或者提高安全性
- 系统中大量使用该类对象，且各个调用者都需要给它的属性重新赋值

4.代码感受

1.Prototype.cpp

// 抽象类
class ISplitter
{
public:
    virtual void split() = 0;
    virtual ISplitter* clone() = 0; // 通过克隆自己来创建对象
    
    virtual ~ISplitter(){}
};

2.ConcretePrototype.cpp

// 具体类
class BinarySplitter : public ISplitter
{
public:
    virtual ISplitter* clone()
    {
        return new BinarySplitter(*this); // 调用拷贝构造
    }
};

class TxtSplitter: public ISplitter
{
public:
    virtual ISplitter* clone()
    {
        return new TxtSplitter(*this); // 调用拷贝构造
    }
};

class PictureSplitter: public ISplitter
{
public:
    virtual ISplitter* clone()
    {
        return new PictureSplitter(*this); // 调用拷贝构造
    }
};

class VideoSplitter: public ISplitter
{
public:
    virtual ISplitter* clone()
    {
        return new VideoSplitter(*this); // 调用拷贝构造
    }
};

3.Client.cpp

class MainForm : public Form
{
    ISplitter*  prototype; // 原型对象
public:
    
    MainForm(ISplitter* prototype)
    {
        this->prototype = prototype;
    }
    
	void Button1_Click()
    {
		ISplitter* splitter=
            prototype->clone(); // 克隆原型
        
        splitter->split();
	}
};