PHP原型模式

PHP原型模式（Prototype Pattern）是一种创建型设计模式，它通过复制现有对象来创建新对象，而不是通过实例化类。这种模式适用于需要高效创建复杂对象的场景，尤其是当直接实例化的成本较高时。

介绍

在软件开发中，某些对象的创建过程可能涉及复杂的初始化逻辑或资源消耗（如数据库连接、文件读取等）。原型模式通过克隆（Clone）已有对象来避免重复这些开销，同时允许动态添加或修改对象的属性。

核心概念

• 原型接口（Prototype Interface）：声明克隆方法的接口（在PHP中通常为`__clone()`魔术方法或自定义接口）。
• 具体原型（Concrete Prototype）：实现克隆方法的具体类。
• 客户端（Client）：通过调用原型对象的克隆方法来创建新对象。

实现方式

以下是一个基于PHP的原型模式实现示例：

  
// 原型接口  
interface Prototype {  
    public function clone(): Prototype;  
}  

// 具体原型类  
class Book implements Prototype {  
    private $title;  
    private $author;  

    public function __construct(string $title, string $author) {  
        $this->title = $title;  
        $this->author = $author;  
    }  

    // 实现克隆方法  
    public function clone(): Prototype {  
        return clone $this; // 浅拷贝  
    }  

    public function setTitle(string $title): void {  
        $this->title = $title;  
    }  

    public function getInfo(): string {  
        return "Book: {$this->title} by {$this->author}";  
    }  
}  

// 客户端代码  
$originalBook = new Book("Design Patterns", "Erich Gamma");  
$clonedBook = $originalBook->clone();  
$clonedBook->setTitle("Prototype Pattern in PHP");  

echo $originalBook->getInfo(); // 输出: Book: Design Patterns by Erich Gamma  
echo $clonedBook->getInfo();   // 输出: Book: Prototype Pattern in PHP by Erich Gamma

关键点说明

1. 浅拷贝与深拷贝：

  * PHP的`clone`关键字默认执行浅拷贝（只复制基本属性和对象引用）。  
  * 若需深拷贝（递归复制引用对象），需在`__clone()`方法中手动处理。  

2. 性能优势：克隆比`new`操作更高效，尤其当对象初始化涉及复杂逻辑时。

实际应用案例

场景描述

假设开发一个游戏，需要快速生成多个相似但属性不同的敌人（如不同颜色、攻击力的怪物）。

  
class Enemy implements Prototype {  
    private $type;  
    private $health;  

    public function __construct(string $type, int $health) {  
        $this->type = $type;  
        $this->health = $health;  
    }  

    public function clone(): Prototype {  
        return clone $this;  
    }  

    public function setHealth(int $health): void {  
        $this->health = $health;  
    }  

    public function getStats(): string {  
        return "Enemy: {$this->type} (Health: {$this->health})";  
    }  
}  

// 创建原型敌人  
$prototypeEnemy = new Enemy("Dragon", 100);  

// 批量生成变体敌人  
$enemies = [];  
for ($i = 0; $i < 5; $i++) {  
    $enemy = $prototypeEnemy->clone();  
    $enemy->setHealth(rand(80, 120));  
    $enemies[] = $enemy;  
}  

// 输出结果  
foreach ($enemies as $enemy) {  
    echo $enemy->getStats() . "\n";  
}

输出示例：

  
Enemy: Dragon (Health: 112)  
Enemy: Dragon (Health: 95)  
Enemy: Dragon (Health: 103)  
Enemy: Dragon (Health: 87)  
Enemy: Dragon (Health: 118)  

类图

classDiagram class Prototype { <<interface>> +clone() Prototype } class ConcretePrototype { -property: type +clone(): Prototype } class Client { +operation() } Prototype <|-- ConcretePrototype Client --> Prototype

与其他模式的关系

• 与工厂模式对比：原型模式通过克隆生成对象，工厂模式通过子类决定实例化。
• 与单例模式冲突：单例禁止克隆，需在`__clone()`中抛出异常。

总结

• 适用场景：

 * 对象创建成本高（如依赖外部资源）。  
 * 需动态配置对象属性。  

• 优点：

 * 减少子类数量，避免重复初始化代码。  
 * 动态添加或删除对象属性。  

• 注意事项：

 * 深拷贝需手动实现。  
 * 克隆可能破坏单例模式。  

通过原型模式，开发者可以更灵活地管理对象生命周期，提升系统性能。