設計模式 - Prototype Pattern 原型模式
Intro
假設我們今天要瘋狂產出同一台MacBook裝置，而裝置中皆含有相同規格的配件
實作
首先，如果是一般的建立物件方法及使用方法，我們會先寫一個物件，然後再需要用到它的時候將他new出來
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class MacBook
{
private $cpu;
private $ssd;
private $ram;
private $monitor;
private $keyboard;
public function __construct()
{
$this->cpu = 'i7';
$this->ssd = '256G';
$this->ram = '16G';
$this->monitor = '13 inch';
$this->keyboard = 'default keyboard';
}
}
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假設製造MacBook的建構子中做的事情相當複雜，我要生成很多MacBook就意味著我必須要負擔相同且重複又複雜的建構過程，而這些過程卻是完全一樣的。
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| $MacBook1 = new MacBook();
$MacBook2 = new MacBook();
$MacBook3 = new MacBook();
$MacBook4 = new MacBook();
$MacBook5 = new MacBook();
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這無疑是造成資源上的浪費，所以底下我們實作普遍上來說的Prototype
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class MacBook
{
private $cpu;
private $ssd;
private $ram;
private $monitor;
private $keyboard;
public function __construct()
{
$this->cpu = 'i7';
$this->ssd = '256G';
$this->ram = '16G';
$this->monitor = '13 inch';
$this->keyboard = 'default keyboard';
}
public function clone()
{
return $this;
}
}
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我們多新增了一個clone方法，我們的MacBook可以透過clone回傳一個已經建構好的MacBook而不需要再經過那相同且複雜的建構子過程。
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| $MacBook = new MacBook();
$MacBook1 = $MacBook->clone();
$MacBook2 = $MacBook->clone();
$MacBook3 = $MacBook->clone();
$MacBook4 = $MacBook->clone();
$MacBook5 = $MacBook->clone();
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注意上方程式碼只是將Prototype的精神實作出來
事實上這樣做的話每個被clone的類別的reference會變成完全相同。
其實現在一般的語言都會實作這個模式讓大家可以直接使用了，例如PHP本身就有clone()語法可以使用，也提供了magic method __clone()讓人可以自定義當呼叫clone的時候可以額外多做的事情
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class MacBook
{
private $cpu;
private $ssd;
private $ram;
private $monitor;
private $keyboard;
public function __construct()
{
$this->cpu = 'i7';
$this->ssd = '256G';
$this->ram = '16G';
$this->monitor = '13 inch';
$this->keyboard = 'default keyboard';
}
public function __clone()
{
}
}
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| $MacBook=new MacBook();
$MacBook1 = clone $MacBook;
$MacBook2 = clone $MacBook;
$MacBook3 = clone $MacBook;
$MacBook4 = clone $MacBook;
$MacBook5 = clone $MacBook;
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淺複製(Shallow Copy)
我們常常遇到一種狀況，就是物件內的變數其實還是一個物件，而這種時候如果使用的是預設的clone則會發生一種狀況
在clone完之後會發現物件內的物件reference會全部指向同一個位置
此現象我們稱為淺複製
如底下的例子，如果我將RAM獨立出來變成一個類別，這樣子去clone的話我們會發現所有的MacBook中的RAM的reference都會指向同一個位置
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class MacBook2RAM
{
private $cpu;
private $ssd;
private $ram;
private $monitor;
private $keyboard;
public function __construct()
{
$this->cpu = 'i7';
$this->ssd = '256G';
$this->ram = new RAM();
$this->monitor = '13 inch';
$this->keyboard = 'default keyboard';
}
public function __clone()
{
}
}
class RAM
{
public $ram1 = '8G';
public $ram2 = '8G';
}
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| $MacBook=new MacBook();
$MacBook1 = clone $MacBook;
$MacBook2 = clone $MacBook;
$MacBook3 = clone $MacBook;
$MacBook4 = clone $MacBook;
$MacBook5 = clone $MacBook;
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深複製(Deep Copy)
如上面的情況，如果我們沒有要更改各自的RAM內容的話，就不會有什麼問題發生
但如果我們今天想要更改某幾台的RAM配置的話，在相同reference的前提下，會發生我改一個全部就一起被更改的問題，導致我不能單獨為特定幾台去更改RAM的配置
所以底下實作了搭配__clone去進行深複製的寫法
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| class MacBook2RAM
{
private $cpu;
private $ssd;
private $ram;
private $monitor;
private $keyboard;
public function __construct()
{
$this->cpu = 'i7';
$this->ssd = '256G';
$this->ram = new RAM();
$this->monitor = '13 inch';
$this->keyboard = 'default keyboard';
}
public function __clone()
{
$this->ram = clone $this->ram;
}
}
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時機
- 當目標物件的建構需付出龐大代價時
- 當我們需要對象物件的副本時
目的
制定可以用原型個體生成的物件類型，之後只需要複製此物件即可生成新物件
類別圖
Plant UML
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| @startuml
skinparam classAttributeIconSize 0
interface Prototype{
{method} +clone()
}
class ConcretePrototypeA{
{method} +clone()
}
class ConcretePrototypeB{
{method} +clone()
}
Prototype <|.. ConcretePrototypeA
Prototype <|.. ConcretePrototypeB
@enduml
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優點
- 不需要跟其他的類別有耦合（例如工廠）
- 避免反覆付出建構子中的初始化邏輯代價，方便的生成複雜的類別
缺點
