C#编程模式之原型模式

        模式介绍：各位朋友，我们继续探讨C#的编程模式，本文介绍原型模式。原型模式的本质，其实就拷贝加创建一个新的实例。那可能就会由朋友问了，这么简单的原理，直接New一个新的实例，然后把原型类赋值给新类不香么？朋友，确实可以这样，但是原型模式存在的意义远不止于此，且听我娓娓道来。

        首先从应用来说，很多时候，我们New一个新的实例，会消耗很多资源或者耗费很多时间，我们使用原型模式的时候，就能省去耗时耗力的操作。举个最常见的例子，也是最常用的使用场景，对对象的历史节点进行保存，比如在一系列操作之后，进行状态的复制保存，或者恢复历史状态、撤销操作等。

        本质和应用我们有所了解之后，就看看具体的实现了。说到复制，我们知道有深复制和浅复制两种，其区别在下文中有关于程序运行结果的详细分析，接下来见证奇迹的时候到了，用一个例子来实现两种方式，上代码！！！

        1、创建原型类。用来规范具体的原型。这里直接增加[Serializable]标签，浅复制不会使用，但是深度复制会用到序列化和反序列化，就提起准备了，如果你的代码中不需要进行深度复制，就可以不用加此标签。

    /// <summary>
    /// 原型类
    /// </summary>
    [Serializable]
    public abstract class CPrototype
    {
        /// <summary>
        /// 值类型测试
        /// </summary>
        public string strMessage { get; set; }
 
        /// <summary>
        /// 引用类型测试
        /// </summary>
        public Dictionary<int, string> dicKeyValuePairs = new Dictionary<int, string>() { };
 
        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        /// <param name="strMsgInfo"></param>
        public CPrototype(string strMsgInfo)
        {
            this.strMessage = strMsgInfo;
        }
 
        /// <summary>
        /// 复制函数
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public abstract CPrototype Clone();
 
        /// <summary>
        /// 获取属性信息
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public abstract string GetAttributeInfo();
    }

        2、创建具体的原型(浅拷贝模式)。

    /// <summary>
    /// 创建具体的原型(浅拷贝)
    /// </summary>
    public class CShallowClone : CPrototype
    {
        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        /// <param name="strMsgInfo"></param>
        public CShallowClone(string strMsgInfo) : base(strMsgInfo) { }
 
        /// <summary>
        /// 实现圆形接口，进行原型拷贝
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        /// <exception cref="NotImplementedException"></exception>
        public override CPrototype Clone()
        {
            return (CPrototype)this.MemberwiseClone();
        }
 
        /// <summary>
        /// 实现获取属性信息的方法
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        /// <exception cref="NotImplementedException"></exception>
        public override string GetAttributeInfo()
        {
            string strReturn = string.Empty;
            strReturn = string.Format("strMessage：{0}", this.strMessage);
            foreach (KeyValuePair<int, string> item in this.dicKeyValuePairs)
            {
                strReturn += "\r\n" + string.Format("KEY：{0}  Value：{1}", item.Key, item.Value);
            }
 
            return strReturn;
        }
    }

        3、创建具体的原型(浅拷贝模式)。

    /// <summary>
    /// 创建具体的原型(深拷贝)
    /// </summary>
    [Serializable]
    public class CDeepClone : CPrototype
    {
        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        /// <param name="strMsgInfo"></param>
        public CDeepClone(string strMsgInfo) : base(strMsgInfo) { }
 
        /// <summary>
        /// 实现圆形接口，进行原型拷贝
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        /// <exception cref="NotImplementedException"></exception>
        public override CPrototype Clone()
        {
            //创建一个内存流
            MemoryStream memoryStream = new MemoryStream();
            //创建一个二进制序列化对象
            BinaryFormatter binaryFormatter = new BinaryFormatter();
            //将当前对象序列化写入ms内存流中
            binaryFormatter.Serialize(memoryStream, this);
            //设置流读取的位置
            memoryStream.Position = 0;
            //将流反序列化为Object对象
            return binaryFormatter.Deserialize(memoryStream) as CPrototype;
        }
 
        /// <summary>
        /// 实现获取属性信息的方法
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        /// <exception cref="NotImplementedException"></exception>
        public override string GetAttributeInfo()
        {
            string strReturn = string.Empty;
            strReturn = string.Format("strMessage：{0}", this.strMessage);
            foreach (KeyValuePair<int, string> item in this.dicKeyValuePairs)
            {
                strReturn += "\r\n" + string.Format("KEY：{0}  Value：{1}", item.Key, item.Value);
            }
 
            return strReturn;
        }
    }

        4、客户端的分别调用。

        /// <summary>
        /// 原型浅拷贝
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void btn_shallowclone_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            CShallowClone cShallowClone = new CShallowClone("ShallowCloneTest");
            cShallowClone.dicKeyValuePairs.Add(1, "TestOne");
            cShallowClone.dicKeyValuePairs.Add(2, "TestTwo");
 
            tbox_shallowclone.Text = "第一次打印原型：" + cShallowClone.GetAttributeInfo();
 
            CShallowClone cShallowCloneCopy = (CShallowClone)cShallowClone.Clone();
            cShallowCloneCopy.strMessage = "ShallowCloneTestCopy";
            cShallowCloneCopy.dicKeyValuePairs[1] = "TestOneEdit";
            tbox_shallowclone.Text += "\r\n打印拷贝的类型：" + cShallowCloneCopy.GetAttributeInfo();
 
            tbox_shallowclone.Text += "\r\n第二次打印原型：" + cShallowClone.GetAttributeInfo();
 
        }
 
        /// <summary>
        /// 原型深拷贝
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void btn_deepclone_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            CDeepClone cDeepClone = new CDeepClone("DeepCloneTest");
            cDeepClone.dicKeyValuePairs.Add(1, "TestOne");
            cDeepClone.dicKeyValuePairs.Add(2, "TestTwo");
 
            tbox_deepclone.Text = "第一次打印原型：" + cDeepClone.GetAttributeInfo();
 
            CDeepClone cDeepCloneCopy = (CDeepClone)cDeepClone.Clone();
            cDeepCloneCopy.strMessage = "DeepCloneTestCopy";
            cDeepCloneCopy.dicKeyValuePairs[1] = "TestOneEdit";
            tbox_deepclone.Text += "\r\n打印拷贝的类型：" + cDeepCloneCopy.GetAttributeInfo();
 
            tbox_deepclone.Text += "\r\n第二次打印原型：" + cDeepClone.GetAttributeInfo();
        }

        5、程序运行的效果图如下：

        基于以上运行结果，我们可以清晰的看到，浅层复制（使用this.MemberwiseClone()），对实例的值类型（string等）进行了全盘拷贝，对实例的引用类型，只拷贝了引用地址。所以浅复制，在更改引用类型时，原型实例对应的引用类型值也随之改变。

        通过序列化和反序列化进行的深度复制，会给引用类型生成一个新的地址，这样二者就彻底区别开来（感兴趣的伙伴可以尝试使用反射来进行深度拷贝）。

        总的来说，原型模式就是对对象进行复制操作，从而避免重复进行初始化操作，批量生产同一个对象的克隆体。