本帖介绍 Prototype Pattern (原型模式)，并以一个「人事招聘程序」作为示例来说明。

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本帖的示例下载点：
http://files.cnblogs.com/WizardWu/090713.zip
第一个示例为 Console Mode (控制台应用程序) 项目，第二个示例为 ASP.NET 网站项目。
执行示例需要 Visual Studio 2008 或 IIS + .NET 3.0，不需要数据库。
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Prototype Pattern (原型模式)

Specify the kinds of objects to create using a prototypical instance, and create new objects by copying this prototype.
                                 － Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software

原型模式就是以一个既有的原型实例当作范本，利用复制的方式，动态获得这个原型实例的状态以及全部的字段和属性，以此创建一或多个相同的对象，而且不需要知道任何创建的细节。

Prototype 模式打个通俗的比方：假如您在图书馆看到几本自己喜欢的书籍，当看到某些知识点时，想在上面作相关记号，但由于其是图书馆的书，不能在上面乱涂乱画。此时您只好把相关的章节，用复印机把它复印出来，然后在自己复印的纸张上作记号。在 Prototype Pattern 里，Clone 方法就如同此种复印的动作，用户从一个既有的原型实例 (如同图书馆里的书)，复印后得到一或多个新的拷贝，不会破坏原本的原型，且用户不必知道原型的内容和格式。

Prototype 也具有一种「展示」的意味，就像是车展上的「原型」车款。当您对某个车款感兴趣时，您可购买相同的车款，而不是车展上展示的那辆车。

在软件设计方面，也常需要进行此种对象复制。例如我们要写一套室内设计软件，软件的操作界面上有一条 Toolbar，用户只要单击 Toolbar 上的 Button，或用鼠标拖曳到设计窗格中，就可创建一个桌子或椅子的副本，并可事后改变它的颜色或位置。当设计师改变设计图中的副本对象时，Toolbar 上的「原型」对象并不会跟着被改变。同样的观念，亦适用于工业设计 CAD 软件、图像处理软件，以及 Visual Studio 等各种软件的设计。

Prototype 模式的重点在于 Clone 方法，它负责复制 (克隆) 出一个新的对象并返回，而不是用 new 运算符和某个类的构造函数去创建实例。在此模式中，派生类如何覆写父类的 Clone 方法将是重点。而 clone 的方式，又可分为「浅拷贝 (shallow copy)」和「深拷贝 (deep copy)」，在介绍这个 Prototype 模式之前，先简单介绍一下这两种拷贝方式的差异 [1], [2], [3], [4] ：

• 浅拷贝; 浅表复制 (shallow copy)：对象拷贝时，如果字段是「值类型 (Value Type)」，则直接复制其值 (亦即复制整个字段)；若字段为「引用类型 (Reference Type)」，则只复制其「引用 (reference; pointer)」，但不复制引用的字段，亦即若更改了任一个副本对象的某一个「引用类型」字段，则原型正本对象、其他副本对象，也全部会一并更改 (如同本帖的第三个示例 02_Employee / 02_ShallowCopy_fail.ASPx.cs)，也就是说正本和所有的副本，都指向了内存的同一个位置。
• 深拷贝; 深层复制 (deep copy)：不论对象的字段为「值类型」或「引用类型」，都会完整地复制，而且这些字段和属性都是完全独立的。在深拷贝中，所有的对象都是重复的。

另补充，.NET 的类型系统，分为「值类型」、「引用类型」两种，其对象在内存中的存储方式不同，如下：

• 值类型：只需要一段单独的内存，用于存储实际的数据在「栈 (Stack)」里，例如：int、byte、float、double、bool、struct、enum、char、...等类型。
• 引用类型：需要两段内存，第一段存储实际的数据，其总是位于「堆 (Heap)」中；第二段是一个存在「栈」里的引用 (reference; pointer)，其指向数据在「堆」中的实际存放位置，例如：object、string、class (包括自定义类)、interface、delegate、array (参考本帖的第三、第四个示例) 等类型。

但 string (字符串) 较特殊。string 虽然是「引用类型」，但却拥有「值类型」的特性。在 Prototype Pattern 及本帖的四个示例中，当透过 MemberwiseClone 方法做「浅拷贝」时，对象的 string 字段仍会被完整地复制，其结果就如同 int 等「值类型」的字段一样。

如下图 1 及下方示例 01_Shell，我们可透过自定义的 Prototype 抽象类，搭配 .NET 最顶层基类 System.Object 的 MemberwiseClone 方法，达成对象的「浅拷贝」，亦即复制某个对象其所有「字段 (field)」的值；但在 .NET 中，亦可舍弃此一自定义抽象类，让图 1 中的 ConcretePrototype1 类、ConcretePrototype2 类，改为实现 .NET 原生的 System.ICloneable 接口，透过实现此接口唯一的一个 Clone 方法，来达成对象的「浅拷贝」或「深拷贝」。

图 1　此图为 Prototype 模式的经典类图

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