河北省电力建设第二工程公司网站,排名好的成都网站建设,景洪网站建设,广州做外贸网站的公司简介原型模式 (Prototype)
原型模式 是一种创建型设计模式#xff0c;它通过复制现有对象来创建新对象#xff0c;而不是通过实例化。 意图
使用原型实例指定要创建的对象类型#xff0c;并通过复制该原型来生成新对象。提供一种高效创建对象的方式#xff0c;尤其是当对象的…原型模式 (Prototype)
原型模式 是一种创建型设计模式它通过复制现有对象来创建新对象而不是通过实例化。 意图
使用原型实例指定要创建的对象类型并通过复制该原型来生成新对象。提供一种高效创建对象的方式尤其是当对象的创建成本较高时。 使用场景
对象创建成本高 如果直接实例化对象开销较大如对象初始化需要大量资源可以通过克隆已存在的对象快速生成新实例。 复杂对象需要重复创建 当对象的结构较复杂需要创建多个相似对象时。 避免直接依赖具体类 原型模式通过复制实例而不是直接依赖构造函数可以减少对具体类的依赖。 参与者角色
原型接口 (Prototype) 定义一个克隆方法用于复制对象。 具体原型 (Concrete Prototype) 实现原型接口定义克隆方法返回当前实例的复制品。 客户端 (Client) 使用原型接口创建新对象而不直接依赖具体类。 示例代码
以下示例展示了如何使用原型模式创建几种不同类型的图形对象。
#include iostream
#include memory
#include string// 原型接口
class Shape {
public:virtual ~Shape() {}virtual std::unique_ptrShape clone() const 0;virtual void draw() const 0;
};// 具体原型圆形
class Circle : public Shape {
private:int radius;public:Circle(int r) : radius(r) {}// 实现克隆方法std::unique_ptrShape clone() const override {return std::make_uniqueCircle(*this);}void draw() const override {std::cout Drawing a Circle with radius: radius std::endl;}
};// 具体原型矩形
class Rectangle : public Shape {
private:int width, height;public:Rectangle(int w, int h) : width(w), height(h) {}// 实现克隆方法std::unique_ptrShape clone() const override {return std::make_uniqueRectangle(*this);}void draw() const override {std::cout Drawing a Rectangle with width: width and height: height std::endl;}
};// 客户端代码
int main() {// 创建具体原型std::unique_ptrShape circlePrototype std::make_uniqueCircle(10);std::unique_ptrShape rectanglePrototype std::make_uniqueRectangle(20, 30);// 克隆原型auto circle1 circlePrototype-clone();auto circle2 circlePrototype-clone();auto rectangle1 rectanglePrototype-clone();// 使用克隆对象circle1-draw(); // 输出Drawing a Circle with radius: 10circle2-draw(); // 输出Drawing a Circle with radius: 10rectangle1-draw(); // 输出Drawing a Rectangle with width: 20 and height: 30return 0;
}代码解析
1. 原型接口
定义了 clone() 方法用于创建当前对象的副本
virtual std::unique_ptrShape clone() const 0;2. 具体原型类
Circle 和 Rectangle 是具体原型类分别实现了 clone() 方法返回自身的副本
std::unique_ptrShape clone() const override {return std::make_uniqueCircle(*this);
}3. 客户端
客户端通过调用 clone() 方法创建对象而无需直接依赖具体类
auto circle1 circlePrototype-clone();
circle1-draw();优缺点
优点
对象复制高效 直接复制对象比重新实例化速度更快。 减少依赖 客户端代码无需依赖具体类的构造函数。 动态创建对象 可在运行时动态生成对象而不是在编译时确定。
缺点
深拷贝复杂性 如果对象中包含指针或其他复杂资源需特别注意深拷贝逻辑。 实现复杂 需要为每个类实现 clone() 方法增加了一定的代码量。 适用场景
需要大量相似对象如图形编辑器中需要重复创建类似图形。对象初始化成本高如大型游戏中加载模型、地图等资源。需要动态生成对象如根据配置文件动态生成对象。 改进与扩展 深拷贝支持 如果对象包含动态内存或指针成员变量需要实现深拷贝以避免资源共享问题。 结合原型注册表 使用注册表保存所有原型实例根据名称或类型动态克隆对象 class PrototypeRegistry {
private:std::unordered_mapstd::string, std::unique_ptrShape prototypes;public:void registerPrototype(const std::string name, std::unique_ptrShape prototype) {prototypes[name] std::move(prototype);}std::unique_ptrShape create(const std::string name) const {return prototypes.at(name)-clone();}
};总结
原型模式通过复制已有对象来快速创建新对象避免了复杂的初始化逻辑并减少了对具体类的依赖。 它适用于需要动态生成大量相似对象或高效创建对象的场景。
