定义
原型模式是一种非常简单的是模式，属于创建型设计模式的一种。原型模式(Prototype)即应用于“复制”操作的模式，此模式最初定义在《设计模式》(Addison-Wesley,1994)，定义为：“使用原型实例指定创建对象的种类，并通过复制这个原型创建新的对象”。简单来理解就是根据这个原型创建新的对象，这种创建是指深复制，得到一份新的内存资源，而不是一个新的指针引用。我们都知道，创建型模式一般是用来创建一个新的对象，然后我们使用这个对象完成一些对象的操作，我们通过原型模式可以快速的创建一个对象而不需要提供专门的new()操作就可以快速完成对象的创建，这无疑对于快速的创建一个新的对象是一种非常有效的方式。
结构
原型模式结构如下页上图所示：
客户（Client）：使用原型对象的客户程序，客服端知道抽象的Prototype类
抽象原型（Prototype）：规定了具体原型对象必须实现的接口（如果要提供深拷贝，则必须具有实现clone的规定）
具体原型（ConcretePrototype）：从抽象原型派生而来，是客户程序使用的对象，即被复制的对象。此角色需要实现抽象原型角色所要求的接口。
Prototype类中包括一个Clone方法，Client知道Prototype，调用其复制方法clone即可得到多个实例，不需要手工去创建这些实例。
Prototype声明了赋值自身的接口，作为Prototype的子类，ConcretePrototype实现了Concrete复制自身的clone操作，这里的客户端通过请求原型复制其自身，创建一个新的对象。
解决什么问题？
1：解决了每次创建新的对象，都需要alloc init,这样就造成了代码要直接访问具体的类，也就增加了代码的耦合度，编码了使用标准方式创建新对象的固有代价。
2：避免创建工厂类的子类（例如抽象工厂模式）
3：通过copy能够保存对象当时的状态
适用性
原型模式的主要思想是基于现有的对象克隆一个新的对象出来，一般是由对象的内部提供克隆的方法，通过该方法返回一个对象的副本，特别是以下的几个场景的时候，可能使用原型模式更简单也效率更高。
1）需要创建的对象应独立于其类型与创建方式。
2）当要实例化的类是在运行时刻指定，例如，通过动态装载
3）为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时，不通过工厂方法或者抽象工厂来控制产品的创建过程，想要直接复制对象
4）当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。建立相应数目的原型并克隆它们可能比每次用合适的状态手工实例化该类更方便一些。（也就是当我们在处理一些对象比较简单，并且对象之间的区别很小，可能只是很固定的几个属性不同的时候，可能我们使用原型模式更合适）
5）类不容易创建，比如每个组件可把其他组件作为子节点的组合对象，复制已有的组合对象并对副本进行修改会更容易
实现原理
1：Swift/Objective C并不支持抽象基类或者抽象方法。但是可以使用协议类似定义一个抽象的“基类”，定义通用的属性，方法，以及复制方法。
2：具体的类负责实现复制方法，以及公用的方法。
3：通过抽象基类的接口创建对象
深复制与浅复制
非指针型实例变量没有浅复制与深复制之分，像布尔型、整型、浮点型。浅复制与深复制是针对指针型实例变量说的，浅复制就只是复制了指针到副本中，原始对象与副本共享内存数据；深复制就是把内存的资源也复制了，原始对象和副本分别对应自己的内存数据。
如果对象有个指针型成员指向内存的某个资源，那么如何复制这个对象呢?你会只是复制指针的值传给副本的新对象吗？指针只是存储内存中资源地址的占位符。在复制操作中，如果只是将指针复制给新对象（副本），那么底层的资源实际上仍然由两个实例在共享，如下图：
复制ConcretePrototype的场景，只复制了资源指针，实际的资源并没有复制
在ConcretePrototype的clone操作中，把资源指针的值复制到新的副本，尽管ConcretePrototype的实例生成了一个同类型的实例作为其副本，但两个实例的指针仍然指向内存中的同一资源。因此只复制了指针值而不是实际资源，这称为浅复制。
那么什么是深复制呢？深复制是指不仅是赋值指针值，还赋值指针所指向的资源，同一个clone操作的深复制如下图：clone操作不只是简单的复制资源指针，还要生成内存中实际的资源的真正副本。因此副本对象的指针指向了内存中不同位置的同一资源（内容）的副本。
与上图类似，但是复制过程中对内存中的实际资源进行了赋值
使用Cocoa Touch框架的对象复制
Cocoa Touch框架为NSObject的派生类提供了实现深复制的协议，NSObject的子类需要实现NSCoping协议- (id)copyWithZone:(NSZone
*)zone.NSObject有一个实例方法(id)copy，这个方法默认调用了[self copyWithZone:nil].对于采纳了NSCoping协议的子类，需要实现这个方法，否则将引发异常。在iOS中，这个方法保持新的副本对象，然后将其返回。此方法的调用者要负责释放返回的对象。
多数情况下，深复制的实现看起来并不分复杂，其思路是复制必需的成员变量与资源，传给此类的新实例，然后返回这个新实例。在Objective-C中使用原型模式, 首先要遵循NSCoping协议(OC中一些内置类遵循该协议, 例如NSArray, NSMutableArray等)。刚才我们提到了深复制, 如下图所示:
具体Demo，直接看代码
struct Part{
var name: String
var price: Double
var brand: String
init(name: String,price: Double, brand: String) {
self.name = name
self.price = price
self.brand = brand
}
}
struct Service {
var name: String
var laborDurationInMinutes: Int
init(name: String, laborDurationInMinutes: Int) {
self.name = name
self.laborDurationInMinutes = laborDurationInMinutes
}
}
struct Mechanic {
static var id: Int = 0
var id: Int
var name: String
init(name: String) {
self.name = name
Mechanic.id += 1
self.id = Mechanic.id
}
}
由上可知，Part是一个简单的结构体，拥有name，price，brand等属性，并在初始化期间设置值，Service也是相同的模式，在初始化期间设置name和laborDurationInMinutes两个基本属性，Mechanic也是一样，拥有基本属性并初始化。
class CorporateQuote{
var services: [Service]
var price: Double
var parts: [Part]
var numberOfCars: Int
var startTime: NSDate?
var mechanics: [Mechanic]
var client: String?
var address: String?
init(services: [Service],
price: Double,
parts: [Part],
numberOfCars: Int,
mechanics: [Mechanic]) {
self.services = services
self.price = price
self.parts = parts
self.numberOfCars = numberOfCars
self.mechanics = mechanics
}
func clone() -> CorporateQuote {
return CorporateQuote(services: self.services,
price: self.price,
parts: self.parts,
numberOfCars: self.numberOfCars,
mechanics: self.mechanics)
}
}
由上面代码可知，我们的CorporateQuote类中有services、price、parts、numberOf、startTime、Carsmechanics、client、address等属性，并且在初始化方法中，我们设置了services、price、parts、numberOf、Carsmechanics等属性。并且拥有一个clone方法来获取CorporateQuote类的实例对象，并且clone方法所使用的参数跟之前实例使用参数一样，这里就是实现了复制当前的CorporateQuote。但是这对我们有什么用处呢？下面一起看看测试代码:
func testCorporateQuote(){
var steve = Mechanic (name: "Steve Brimington")
var mike = Mechanic(name: "Mike Fulton")
var ali = Mechanic (name: "Ali Belevue")
var corporateMechanics = [steve, mike, ali]
var brakePadReplacement = Service(name: "Brake Pad Replacement", laborDurationInMinutes: 100)
var oilChange = Service(name: "Oil Change", laborDurationInMinutes: 65)
var rotateTires = Service(name: "Roate Tires", laborDurationInMinutes: 45)
var corporateServices = [brakePadReplacement, oilChange, rotateTires]
var corporateParts = [Part(name: "Brake Pads Front", price: 25.65, brand: "ACME Pads"),
Part(name: "Filter", price: 8.99, brand: "ACME Pads"),
Part(name: "Synthetic Oil", price: 15.19, brand: "ACME Pads"),
Part(name: "Brake Pads Rear", price: 32.65, brand: "ACME Pads"),
Part(name: "Air Freshners", price: 3.65, brand: "ACME Pads")]
}
首先在testCorporateQuote函数中添加了如上的代码，代码简单，初始化了相关结构体并使用数组存储同类变量。如果我们需要更多这样的数据，我们可以模仿当前代码例子很轻松的编写更多的代码部分。但是假设在上面代码中，我们共有了mechanics、services、parts等属性，而且创建corporateMechanics和corporateServices以及corporateParts的代价非常昂贵并且耗时，你是愿意只做一次创建操作还是操作多次呢？肯定是一次创建咯，下面我们来生成一个prototype corporateQuote，在测试函数corporateParts下添加如下代码：
var prototypedCorporeateQuote = CorporateQuote(services: corporateServices,
price: 1488.99,
parts: corporateParts,
numberOfCars: 20,
mechanics: corporateMechanics)
var googleQuote = prototypedCorporeateQuote.clone()
googleQuote.client = "Google"
googleQuote.startTime = NSDate(timeIntervalSinceNow: 0)
googleQuote.address = "1600 Amphitheatre Pkwy, Mountain View"
var facebookQuote = prototypedCorporeateQuote.clone()
facebookQuote.client = "Facebook"
facebookQuote.startTime = NSDate(timeIntervalSinceNow: 1)
facebookQuote.address = "1 Hacker Way, Menlo Park"
var microsoftQuote = prototypedCorporeateQuote.clone()
microsoftQuote.client = "Microsoft"
microsoftQuote.startTime = NSDate(timeIntervalSinceNow: 2)
microsoftQuote.address = "1085 La Avenida St, Mountain View"
现在我们有了prototypedCorporeateQuote变量，我们可以使用它的clone方法创建更多的其他corporate quotes并且拥有着相同的配置。他们将拥有相同的services、price、parts、numberOf、Carsmechanics。所有的操作都不涉及再次创建任意的这些值。而且我们仅仅是调用了clone()方法，就获得了复杂和昂贵的预配置CorporateQuote类的实例。这看起来非常的棒，这时我们能够修改每一个corporate
quote，指定具体的客户(client)、日期、地址等信息了。
转载出处
原文链接：https://m.2cto.com/kf/201610/558022.html
来源：oschina
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