原型模式 (Prototype Pattern)

0. 前言

有些时候，我们需要创建多个类似的大对象，如果每次去new，初始化开销很大，这个时候我们先new一个模版对象，然后其它实例都去clone这个模版，这样可以节约不少性能。这个模版就是原型（Prototype）,原型模式比单纯的clone要稍微升级一下。

1. 模式定义

原型模式 (Prototype Pattern)：它属于对象创建型模式。用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

2. 模式结构

原型模式包含如下角色：

Prototype：抽象原型角色
- 声明一个克隆自身的接口。
ConcretePrototype：具体原型角色
- 实现一个克隆自身的操作。

3. 浅复制和深复制

用示例说明一下PHP中浅复制和深复制

/**
 * 员工类
 *
 * @author     <dendi875@163.com>
 * @createDate 2018-04-21 14:14:48
 * @copyright  Copyright (c) 2018 dendi875@163.com
 */

class Person
{
    /**
     * @var string
     */
    public $name;

    /**
     * @var Account
     */
    public $account;

    public function __construct(string $name, Account $account)
    {
        $this->name = $name;
        $this->account = $account;
    }

    public function __clone()
    {

    }
}



/**
 * 账户类
 *
 * @author     <dendi875@163.com>
 * @createDate 2018-04-21 14:22:04
 * @copyright  Copyright (c) 2018 dendi875@163.com
 */

class Account
{
    /**
     * @var float
     */
    public $balance;

    public function __construct(float $balance)
    {
        $this->balance = $balance;
    }
}



$p1 = new Person('小明', new Account(10000.00));
$p2 = clone $p1;

$p1->account->balance = 20000.00;
$p1->name = '小王';

echo $p1->name.PHP_EOL; //小王
echo $p1->account->balance.PHP_EOL; //20000

echo $p2->name.PHP_EOL; //小明
echo $p2->account->balance.PHP_EOL; //20000

示例结果可以看出$p2对象是$p1clone后的一个副本，修改了$p1对象name值后$p2的name值并未改变（是我们所期望的），但$p1中的account属性是一个指向Account对象的引用，clone后$p2和原来的$p1的account还是指向同一个对象（这显然不是我们所期望的），这就是浅复制

改造Person类后的深复制

/**
 * 员工类
 *
 * @author     <dendi875@163.com>
 * @createDate 2018-04-21 14:14:48
 * @copyright  Copyright (c) 2018 dendi875@163.com
 */

class Person
{
    /**
     * @var string
     */
    public $name;

    /**
     * @var Account
     */
    public $account;

    public function __construct(string $name, Account $account)
    {
        $this->name = $name;
        $this->account = $account;
    }

    public function __clone()
    {
        $this->account = clone $this->account;
    }
}

$p1 = new Person('小明', new Account(10000.00));
$p2 = clone $p1;

$p1->account->balance = 20000.00;
$p1->name = '小王';

echo $p1->name.PHP_EOL; //小王
echo $p1->account->balance.PHP_EOL; //20000

echo $p2->name.PHP_EOL; //小明
echo $p2->account->balance.PHP_EOL; //10000

4. 基于深复制的原型模式示例

我们现在正开发一个游戏，有不同的地图，地图大小都是一样的，并且都有海洋，但是不同的地图温度不一样。

MapPrototype：抽象原型类

/**
 * 抽象地图原型类，地图有长、宽、海洋
 *
 * @author     <dendi875@163.com>
 * @createDate 2018-04-21 13:45:27
 * @copyright  Copyright (c) 2018 dendi875@163.com
 */

abstract class MapPrototype
{
    /**
     * @var int
     */
    public $width;

    /**
     * @var int
     */
    public $height;

    /**
     * @var Sea
     */
    public $sea;

    /**
     * @param array $attributes
     */
    public function setAttribute(array $attributes)
    {
        foreach ($attributes as $key=>$val) {
            $this->$key = $val;
        }
    }

    /**
     * @return void
     */
    abstract public function __clone();
}

Map：具体原型类

/**
 * 具体原型类
 *
 * @author     <dendi875@163.com>
 * @createDate 2018-04-21 13:50:40
 * @copyright  Copyright (c) 2018 dendi875@163.com
 */

class Map extends MapPrototype
{
    public function __clone()
    {
        $this->sea  = clone $this->sea;
    }
}

Sea：海洋类

/**
 * 海洋类
 *
 * @author     <dendi875@163.com>
 * @createDate 2018-04-21 13:52:16
 * @copyright  Copyright (c) 2018 dendi875@163.com
 */

class Sea
{
    public $color = '蓝色';
}

5. 客户端的使用

//先创建一个原型对象
$mapPrototype = new Map;
$mapPrototype->setAttribute(array('width'=>200, 'height'=>100, 'sea'=>(new Sea)));

//原型对象已经有了（模版已经有了），如果我们需要一个新的map对象只需要克隆一下模版就行
$newMap1 = clone $mapPrototype;
$newMap1->sea->color = '深蓝'; //给第一张地图的海洋换个颜色
echo $newMap1->sea->color.PHP_EOL; //深蓝

//需要第二张地图只需再克隆一下模版
$newMap2 = clone $mapPrototype;
echo $newMap2->sea->color.PHP_EOL; //蓝色，可以看出修改地图1海洋颜色并不影响地图2的