Читати книгу - "Занурення в патерни проектування, Олександр Швець"

Об’єкт, який копіюю­ть, нази­ває­ться про­то­ти­пом (зві­дси і назва пате­рна). Коли об’єкти про­гра­ми містя­ть сотні полів і тися­чі можли­вих конфі­гу­ра­цій, про­то­ти­пи можу­ть слу­гу­ва­ти своє­рі­дною аль­те­рна­ти­вою ство­ре­нню підкласів.

Попе­ре­дньо заго­тов­ле­ні про­то­ти­пи можу­ть стати замі­ною підкласів.

У цьому випа­дку всі можли­ві про­то­ти­пи готую­ться і нала­што­вую­ться на етапі іні­ціа­лі­за­ції про­гра­ми. Потім, коли про­гра­мі буде потрі­бний новий об’єкт, вона ство­ри­ть копію з попе­ре­дньо заго­тов­ле­но­го прототипа.

Ана­ло­гія з життя

У про­ми­сло­во­му виро­бни­цтві про­то­ти­пи ство­рюю­ться перед виго­тов­ле­нням осно­вної партії про­ду­ктів для про­ве­де­ння різно­ма­ні­тних випро­бу­ва­нь. При цьому про­то­тип не бере уча­сті в пода­льшо­му виро­бни­цтві, віді­граю­чи паси­вну роль.

При­клад поді­лу клітини.

Виро­бни­чий про­то­тип не ство­рює копію само­го себе, тому більш набли­же­ний до пате­рна при­клад — це поділ клі­тин. Після міто­зно­го поді­лу клі­тин утво­рюю­ться дві абсо­лю­тно іде­нти­чні клі­ти­ни. Мате­ри­нська клі­ти­на віді­грає роль про­то­ти­пу, беру­чи акти­вну уча­сть у ство­ре­нні ново­го об’єкта.

Стру­кту­ра Базо­ва реа­лі­за­ція

Інте­рфе­йс про­то­ти­пів опи­сує опе­ра­ції кло­ну­ва­ння. Для більшо­сті випа­дків — це єди­ний метод clone.

Конкре­тний про­то­тип реа­лі­зує опе­ра­цію кло­ну­ва­ння само­го себе. Крім зви­чайно­го копію­ва­ння зна­че­нь усіх полів, тут можу­ть бути при­хо­ва­ні різно­ма­ні­тні скла­дно­щі, про які кліє­нту не потрі­бно знати. Напри­клад, кло­ну­ва­ння пов’яза­них об’єктів, роз­плу­ту­ва­ння реку­рси­вних зале­жно­стей та інше.

Кліє­нт ство­рює копію об’єкта, зве­ртаю­чи­сь до нього через зага­льний інте­рфе­йс прототипів.

Реа­лі­за­ція зі спі­льним схо­ви­щем про­то­ти­пів

Схо­ви­ще про­то­ти­пів поле­гшує доступ до часто вико­ри­сто­ву­ва­них про­то­ти­пів, збе­рі­гаю­чи попе­ре­дньо ство­ре­ний набір ета­ло­нних, гото­вих до копію­ва­ння об’єктів. Най­про­сті­ше схо­ви­ще може бути побу­до­ва­но за допо­мо­гою хеш-табли­ці виду ім'я-прототипу → прототип. Для поле­гше­ння пошу­ку про­то­ти­пи можна марку­ва­ти ще й за інши­ми кри­те­рія­ми, а не тільки за умо­вним іменем.

Псе­вдо­код

У цьому при­кла­ді Про­то­тип дозво­ляє роби­ти точні копії об’єктів гео­ме­три­чних фігур без прив’язки до їхніх класів.

При­клад кло­ну­ва­ння ієра­рхії гео­ме­три­чних фігур.

Кожна фігу­ра реа­лі­зує інте­рфе­йс кло­ну­ва­ння і надає метод для від­тво­ре­ння самої себе. Під­кла­си вико­ри­сто­вую­ть батькі­вський метод кло­ну­ва­ння, а потім копіюю­ть вла­сні поля до ство­ре­но­го об’єкта.

// Базовий прототип.
abstract class Shape is
  field X: int
  field Y: int
  field color: string

  // Звичайний конструктор.
  constructor Shape() is
    // ...

  // Конструктор прототипа.
  constructor Shape(source: Shape) is
    this()
    this.X = source.X
    this.Y = source.Y
    this.color = source.color

  // Результатом операції клонування завжди буде об'єкт з
  // ієрархії класів Shape.
  abstract method clone(): Shape


// Конкретний прототип. Метод клонування створює новий об'єкт
// поточного класу, передаючи до конструктора посилання на
// власний об'єкт. Завдяки цьому, клонування виходить
// атомарним — доки не виконається конструктор, нового об'єкта
// ще не існує. Але як тільки конструктор завершено, ми
// отримаємо завершений об'єкт-клон, а не порожній об'єкт, який
// потрібно ще заповнити.
class Rectangle extends Shape is
  field width: int
  field height: int

  constructor Rectangle(source: Rectangle) is
    // Виклик батьківського конструктора потрібен, щоб
    // скопіювати потенційні приватні поля, оголошені в
    // батьківському класі.
    super(source)
    this.width = source.width
    this.height = source.height

  method clone(): Shape is
    return new Rectangle(this)


class Circle extends Shape is
  field radius: int

  constructor Circle(source: Circle) is
    super(source)
    this.radius = source.radius

  method clone(): Shape is
    return new Circle(this)


// Десь у клієнтському програмному коді.
class Application is
  field shapes: array of Shape

  constructor Application() is
    Circle circle = new Circle()     circle.X = 10
    circle.Y = 10
    circle.radius = 20
    shapes.add(circle)

    Circle anotherCircle = circle.clone()     shapes.add(anotherCircle)
    // anotherCircle буде містити точну копію circle.

    Rectangle rectangle = new Rectangle()     rectangle.width = 10
    rectangle.height = 20
    shapes.add(rectangle)

  method businessLogic() is
    // Неочевидний плюс Прототипу в тому, що ви можете
    // клонувати набір об'єктів, не знаючи їхніх конкретних
    // класів.
    Array shapesCopy = new Array of Shapes.
    // Наприклад, ми не знаємо, які конкретно об'єкти
    // знаходяться всередині масиву shapes так як його
    // оголошено з типом Shape. Але завдяки поліморфізму, ми
    // можемо клонувати усі об'єкти «наосліп». Буде виконано
    // метод clone того класу, яким є цей об'єкт.
    foreach (s in shapes) do
      shapesCopy.add(s.clone())

    // Змінна shapesCopy буде містити точні копії елементів
    // масиву shapes. Засто­су­ва­ння

Коли ваш код не пови­нен зале­жа­ти від кла­сів об’єктів, при­зна­че­них для копіювання.

Таке часто буває, якщо ваш код пра­цює з об’єкта­ми, пода­ни­ми ззо­вні через який-небу­дь зага­льний інте­рфе­йс. Ви не змо­же­те прив’яза­ти­ся до їхніх кла­сів, наві­ть якби захо­ті­ли, тому що конкре­тні класи об’єктів невідомі.

Пате­рн Про­то­тип надає кліє­нту зага­льний інте­рфе­йс для робо­ти з усіма про­то­ти­па­ми. Кліє­нту не потрі­бно зале­жа­ти від усіх кла­сів об’єктів, при­зна­че­них для копію­ва­ння, а тільки від інте­рфе­йсу клонування.