Прототип (шаблон проектування)

Прототип (англ. Prototype) - шаблон проектування, відноситься до класу твірних шаблонів.

Призначення

Задає види об'єктів, що створюються, за допомогою екземпляру-прототипу, та створює нові об'єкти шляхом копіювання цього прототипу.

Застосування

Слід використовувати шаблон Прототип коли:

• класи, що інстанціюються, визначаються під час виконання, наприклад за допомогою динамічного завантаження;
• треба запобігти побудові ієрархій класів або фабрик, паралельних ієрархій класів продуктів;
• екземпляри класу можуть знаходитись у одному з не дуже великої кількості станів. Може статися, що зручніше встановити відповідну кількість прототипів та клонувати їх, а не інстанціювати щоразу клас вручну в слушному стані.

Структура

UML діаграма, що описує структуру шаблону проектування Прототип

• Prototype – прототип:
  • визначає інтерфейс для клонування самого себе;
• ConcretePrototype – конкретний прототип:
  • реалізує операцію клонування самого себе;
• Client – клієнт:
  • створює новий об'єкт, звертаючись до прототипу із запитом клонувати себе.

Переваги

• Створює глибоку копію комплексної ієрархії об'єктів
• Зменшення навантаження ініціалізації
• Багаторазові можливості - оптимізовані зусилля щодо кодування
• Спрощений процес копіювання об'єктів:

Недоліки

• Додаткові витрати на розробку
• Потребує уважності і точності при глибокому копіюванні

Відносини

Клієнт звертається до прототипу, щоб той створив свого клона.

Реалізація

Приклад С++

Приклад реалізації на мові С++

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

using namespace std;

struct Prototype
{
	virtual Prototype* Clone() = 0;
};

class Item : public Prototype
{
public:
	int ID;
	string Name;
public:
	Item(string strName) : Name(strName)
	{
		ID = GetNewID();
	};
	// конструктор копіювання
	Item(Item& item) : Name(item.Name) 
	{
		ID = GetNewID();
	};
	virtual ~Item() { };

	virtual Prototype* Clone()
	{
		return new Item(*this);
	};

	static int GetNewID()
	{
		static int ID = 0;
		return ++ID;
	};
};

void print(Prototype* p)
{
	Item* pItem = dynamic_cast <Item*> (p);

	cout << "ID: " << pItem->ID << endl;
	cout << "Name: " << pItem->Name << endl;
	cout << endl;
}

void main()
{
	vector<Prototype*> items;
	Item Item("Concrete Item");

	// клонуємо об'єкт
	for (int i = 0; i < 10; ++i)
	{
		items.push_back
		(
			Item.Clone() // виклик методу клонування
		);
	}
	// Друкуємо клонів
	for (int i = 0; i < 10; ++i)
	{
		print(items[i]);
	}
}

Джерела

• Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software

Література

Алан Шаллоуей, Джеймс Р. Тротт. Шаблоны проектирования. Новый подход к объектно-ориентированному анализу и проектированию = Design Patterns Explained: A New Perspective on Object-Oriented Design. — М. : «Вильямс», 2002. — 288 с. — ISBN 0-201-71594-5.