原型模式

Prototype Pattern

本文关键字：模式 原型      更新时间：2023-10-16

根据维基百科原型模式为：原型模式是软件开发中使用的一种创造性设计模式，当要创建的对象类型由原型实例确定时，该原型实例被克隆以生成新对象。此模式用于：

  1. 在客户端应用程序中避免对象创建者的子类，就像抽象工厂模式一样。

  2. 避免以标准方式（例如，使用new关键字）创建新对象的固有成本，因为对于给定的应用程序来说，这是非常昂贵的。

我在C++中看到了这种模式的某些演示代码，所有这些代码都使用了复制构造函数。有人能解释第二点是如何应用的吗（在一般情况下以及在C++的上下文中），因为我们无论如何都在克隆函数中使用复制构造函数。如果它可以在没有复制构造函数的情况下完成，那么一个示例代码片段将非常好。

您可以在没有动态分配的情况下进行复制。例如，这里有一个只在本地范围内进行的克隆：

Foo prototype;
void local()
{
    Foo x = prototype; // first copy
    x.mutate();
    Foo y = x;         // another copy
}

从未使用过动态分配。

的确，return new Foo(*this);也进行复制，但更重要的是该对象是动态分配的这是你的文章所暗示的成本。

在我用Java制作的一个游戏中，我遇到了一个非常符合原型模式要求的有趣情况。你看，我有一个动画对象，它存储了一个要翻转的图像容器，以及一些其他数据，这些数据跟踪了上一帧渲染后的时间，它在哪个帧上，动画是否正在运行，等等

我发现多个角色使用同一个动画对象会造成问题。如果两个角色共享一个动画，他们会在相互冲突的时间打开和关闭动画。我会让男人用走路的动画站着不动，或者用站着的动画移动。动画对象的创建既昂贵又耗时，比如创建精灵、设置它们将显示的时间弹药数、创建图像的间隔队列等。

相反，我将Animation对象作为原型对象。如果一个动画克隆自己，它会与所有其他动画共享原始帧集合，因为这些帧是不可变的，但构建起来也很昂贵。相反，新对象将共享这个不可变的基础，但有自己的信息，即绘制哪一帧以及何时绘制。

把它想象成一台投影仪。当它被克隆时，新的投影仪可能会有自己的信息，比如它是否在运行，它在哪个帧上，等等，但它可能使用的是与原始投影仪使用的相同的胶片。他们之所以不绊倒对方，是因为这部电影是永恒的。（创建成本高昂）

老实说，以这种方式使用原型是实现轻量级模式的好方法。共享创建成本高昂的对象的对象。如果你"克隆"它们，它们会被实例化为新的瞬态，但仍然与它的创建者共享那些昂贵的基本对象。

为内部不使用动态内存的对象调用复制构造函数要比通过new在动态内存中执行任何分配快得多。因为动态内存中的分配是一种系统调用。

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