原型模式 (Prototype Pattern)
意图
原型模式是一种创建型设计模式，通过复制现有对象来创建新对象，而不是通过实例化类。原型模式允许对象复制自身，并确保每个对象都有自己的副本。
问题
在现实世界中，考虑一个游戏开发场景，游戏中有各种怪物（例如僵尸、龙、巨人等）。每种怪物都有不同的属性和行为。如果在主应用中通过实例化类来创建这些怪物，会导致代码冗长且难以维护。
解决方案
使用原型模式，我们可以定义一个怪物原型接口和多个具体的怪物类，通过复制现有的怪物对象来创建新的怪物，从而避免了重复实例化相同类型的怪物。
模式结构
- 原型接口（Prototype）：定义复制自身的方法。
- 具体原型（ConcretePrototype）：实现原型接口，提供具体的复制方法。
- 客户端（Client）：通过调用原型对象的复制方法来创建新的对象。
代码
以下是使用Go语言实现的原型模式示例：
package main
import "fmt"
// 怪物原型接口
type MonsterPrototype interface {
Clone() MonsterPrototype
GetType() string
}
// 僵尸结构体，具体原型
type Zombie struct {
Type string
}
func (z *Zombie) Clone() MonsterPrototype {
return &Zombie{Type: z.Type}
}
func (z *Zombie) GetType() string {
return z.Type
}
// 龙结构体，具体原型
type Dragon struct {
Type string
}
func (d *Dragon) Clone() MonsterPrototype {
return &Dragon{Type: d.Type}
}
func (d *Dragon) GetType() string {
return d.Type
}
// 客户端代码
func main() {
// 创建具体原型对象
zombiePrototype := &Zombie{Type: "Zombie"}
dragonPrototype := &Dragon{Type: "Dragon"}
// 通过原型创建新对象
newZombie := zombiePrototype.Clone()
newDragon := dragonPrototype.Clone()
fmt.Println("Original Zombie Type:", zombiePrototype.GetType())
fmt.Println("Cloned Zombie Type:", newZombie.GetType())
fmt.Println("Original Dragon Type:", dragonPrototype.GetType())
fmt.Println("Cloned Dragon Type:", newDragon.GetType())
}
适用场景
- 需要创建对象的副本，而不是创建新的实例。
- 系统中存在大量相似对象，需要避免反复创建相同的对象。
- 需要在运行时动态增加或减少产品类时。
实现方式
- 创建原型接口，定义复制自身的方法。
- 创建具体原型类，实现原型接口，提供具体的复制方法。
- 在客户端代码中，通过调用原型对象的复制方法来创建新的对象。
优缺点
优点：
- 提高对象创建的效率，避免重复初始化相同的对象。
- 简化对象创建过程，减少代码冗余。
- 可以在运行时动态增加或减少产品类。
缺点：
- 需要为每个具体原型类实现克隆方法，增加了代码量。
- 如果对象的内部结构复杂，克隆过程可能会比较繁琐。
其他模式的关系
- 工厂方法模式（Factory Method Pattern）：原型模式可以与工厂方法模式结合使用，工厂方法模式用于选择合适的原型对象，然后使用原型模式进行复制。
- 生成器模式（Builder Pattern）：生成器模式关注如何一步一步创建复杂对象，而原型模式关注如何复制现有对象。
- 单例模式（Singleton Pattern）：单例模式确保一个类只有一个实例，而原型模式通过复制现有实例来创建新对象。