定义
原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式， 使你能够复制已有对象， 而又无需使代码依赖它们所属的类。原型模式能够让我们利用克隆技术在现有对象的基础上创建对象。
说到克隆，一个著名的非技术性例子是名为多莉的绵羊，它是由苏格兰的研究人员通过克隆乳腺中的一个细胞创造的。
许多 Python 应用程序都使用了原型模式，但它很少被称为原型，因为克隆对象是语言的一个内置功能。
原型模式的想法是使用该对象的完整结构的拷贝来产生新的对象。我们将看到，这在 Python 中几乎是自然而然的，因为我们有一个拷贝功能，对使用这种技术有很大帮助。在创建一个对象的拷贝的一般情况下，所发生的是你对同一个对象做一个新的引用，这种方法叫做浅拷贝。但如果你需要复制对象，也就是原型的情况，你要做一个深拷贝。
实现
原型模式建议创建一个接口来创建现有对象的克隆。任何客户都可以依赖的对象。Python 中可以通过类来进行实例化：
- 原型类：一个超类，它将包含对象克隆将具有的所有必要属性和方法。此外，Prototype 有一个抽象的 clone() 方法，它必须由所有子类实现。
- 具体类：一旦我们创建了原型超类，我们就可以开始基于超类定义具体类。具体类是可选的，可以在应用程序中定义。
具体的类可以有自己的属性和方法，但它们总是有原始的原型属性和被覆盖的 clone() 版本。
在 Python 中，考虑为 Car 对象创建一个原型。让我们为汽车创建一个接口：
class Car: def __init__(self, engine="1500cc", color="D-white", seats=7): self.engine = engine self.color = color self.seats = seats def __str__(self): return f"{self.engine} | {self.color} | {self.seats}"
原型类：
- 原型接口有一个字典数据结构来存储所有克隆的对象。
- RegisterObject 方法在字典中添加元素，以新对象的名称为键，以现有对象为值。
- DeregisterObject 方法从字典中删除条目。
- 并且，最后通过 Clone 方法复制现有对象。克隆方法使用来自 Copy 模块的 deepcopy() 方法来克隆对象。
import copy class Prototype: def __init__(self): """Dictionary that will stores cloned objects.""" self._ClonedObjects = {} def RegisterObject(self, name, obj): """Method to store all clones of the existion objects.""" self._ClonedObjects[name] = obj def DeregisterObject(self, name): """Method to delete the cloned object from the dictionary.""" del self._ClonedObjects[name] def Clone(self, name, **kwargs): """Method to clone the object.""" clonedObject = copy.deepcopy(self._ClonedObjects.get(name)) clonedObject.__dict__.update(kwargs) return clonedObject
最后，我们利用 main 函数来测试：
if __name__ == "__main__": """The object that will be cloned.""" defaultCar = Car() prototype = Prototype() """The object that will be cloned.""" CarType1 = Car("1000cc", "Red", 4) """Registering the defaultCar in dictionary with its key as 'basicCar'""" prototype.RegisterObject('BasicCar', defaultCar) prototype.RegisterObject('Type-1', CarType1) carOne = prototype.Clone('BasicCar', color = "Lake side brown") carTwo = prototype.Clone('Type-1',color = "Red") carThree = prototype.Clone('Type-1', color = "Moon Dust Silver") print("Details of the default-car:", defaultCar) print("Details of car-One:", carOne) print("Details of car-Two:", carTwo) print("Details of car-Three:", carThree)
运行输出：
$ python protype.py Details of the default-car: 1500cc | D-white | 7 Details of car-One: 1500cc | Lake side brown | 7 Details of car-Two: 1000cc | Red | 4 Details of car-Three: 1000cc | Moon Dust Silver | 4
总结
原型是一种创建型设计模式， 使你能够复制对象， 甚至是复杂对象， 而又无需使代码依赖它们所属的类。
所有的原型类都必须有一个通用的接口， 使得即使在对象所属的具体类未知的情况下也能复制对象。 原型对象可以生成自身的完整副本， 因为相同类的对象可以相互访问对方的私有成员变量。
原型模式减少了子类的数量，隐藏了创建对象的复杂性，并便于在运行时添加或删除对象。
