معرفی الگوی طراحی Prototype

الگوهای طراحی راه حل های اثبات شده ای برای مشکلات طراحی نرم‌افزار هستند. آنها به بهبود کیفیت کد، ارتقای قابلیت استفاده مجدد و افزایش قابلیت نگهداری کمک می کنند. ما از آنها برای صرفه‌جویی در زمان و تولید کد های با کیفیت، توسعه‌پذیر و انعطاف‌پذیر استفاده می‌کنیم. در این مطلب قصد داریم الگوی طراحی Prototype را معرفی کنیم.

الگوی پروتوتایپ(Prototype) یک الگوی ایجاد کننده(Creational) است که به شما امکان می‌دهد یک شئ جدید از روی یک شئ موجود ایجاد کنید. شئ جدید همه‌ی مقادیر موجود در شئ اولیه را کپی می‌کند. 

الگوی پروتوتایپ شامل عناصر زیر است:

• رابط پروتوتایپ: این رابطی(Interface) است که متد های شبیه سازی اشیاء را تعریف می کند. میتواند شامل متد کپی ساده باشد یا کپی هایی خاص با دریافت ورودی.
• کلاس های پروتوتایپ: این کلاس ها، رابط(Interface) پروتوتایپ را پیاده سازی می‌کنند.
• کلاینت: این کلاسی است که از پروتوتایپ ها استفاده کرده و اشیاء را کپی می‌کند.

هدف اصلی الگوی پروتوتایپ ایجاد شئ جدید بدون نیاز به ساخت یک شئ از ابتدا است و فقط با کپی یک شئ موجود، شئ جدید ایجاد می‌شود. به‌کار گیری از این الگو در مواقعی که ایجاد اشیاء هزینه بر است یا ساخت شئ نیاز به الزامات پیچیده ای دارد، بسیار مفید است.

در ادامه مثالی از الگوی پروتوتایپ به زبان سی شارپ آمده است:

public interface IPrototype
{
    IPrototype Clone();
}
public class ConcretePrototypeA : IPrototype
{
    private string _name;
    public ConcretePrototypeA(string name)
    {
        _name = name;
    }
    public IPrototype Clone()
    {
        return new ConcretePrototypeA(_name);
    }
}
public class Client
{
    private IPrototype _prototype;
    public Client(IPrototype prototype)
    {
        _prototype = prototype;
    }
    public IPrototype CreatePrototype()
    {
        return _prototype.Clone();
    }
}

در این مثال، رابط IPrototype متد Clone را تعریف می کند که برای ایجاد یک کپی از یک شئ موجود استفاده می شود. کلاس ConcretePrototypeA رابط IPrototype را پیاده سازی کرده و متد شبیه سازی را تعریف می کند. کلاس Client از این امکان در جهت ایجاد کپی از یک شئ موجود استفاده کرده است.

برای ایجاد یک شئ جدید با استفاده از الگوی پروتوتایپ، ابتدا باید یک نمونه اولیه داشته باشیم و سپس با استفاده از متد Clone یک نمونه جدید از شئ موجود ایجاد کنیم. 

یک مثال واقعی از الگوی پروتوتایپ

در برنامه فتوشاپ، هر لایه تصویر می تواند حاوی عناصر مختلفی مانند اشکال، متن یا تصاویر باشد. هنگام ایجاد یک لایه جدید، کاربر می تواند یک لایه موجود را کپی کرده و آن را تغییر دهد. الگوی پروتوتایپ می تواند برای شبیه سازی یک لایه موجود استفاده شود، به طوری که لایه جدید با همان محتویات لایه موجود ایجاد می شود، اما می تواند به طور مستقل اصلاح شود.

در این مثال، کلاس Layer نشان دهنده رابط(Interface) پروتوتایپ است که متد Clone را برای ایجاد کپی از لایه ها تعریف می کند. کلاس های ImageLayer و TextLayer کلاس هایی هستند که رابط(Interface) Layer را پیاده سازی کرده و متد Clone را برای ایجاد کپی از لایه ها تعریف می کنند.

public interface Layer
{
    void AddContent(object content);
    Layer Clone();
}
public class ImageLayer : Layer
{
    private List<object> _content = new List<object>();
    public void AddContent(object content)
    {
        _content.Add(content);
    }
    public Layer Clone()
    {
        ImageLayer clonedLayer = new ImageLayer();
        clonedLayer._content = new List<object>(_content);
        return clonedLayer;
    }
}
public class TextLayer : Layer
{
    private List<object> _content = new List<object>();
    public void AddContent(object content)
    {
        _content.Add(content);
    }
    public Layer Clone()
    {
        TextLayer clonedLayer = new TextLayer();
        clonedLayer._content = new List<object>(_content);
        return clonedLayer;
    }
}

برای استفاده از الگوی پروتوتایپ به منظور شبیه سازی لایه ها، باید نمونه ای از یک شی لایه ایجاد کنید و سپس از متد Clone برای ایجاد یک نمونه جدید از لایه استفاده کنید. لایه جدید را می توان مستقل از لایه اصلی تغییر داد. 

var originalLayer = new ImageLayer();
originalLayer.AddContent(new Bitmap("image.jpg"));
var clonedLayer = originalLayer.Clone();
clonedLayer.AddContent(new Bitmap("logo.png"));

در این مثال، شی originalLayer به عنوان لایه اولیه ایجاد می شود. سپس لایه جدیدی با استفاده از متد Clone بوجود می‌آید. clonedLayer را می توان به طور مستقل از originalLayer تغییر داد. 

برای مطالعه سایر الگو های طراحی، میتوانید از لیست زیر استفاده کنید. همچنین یک مخزن کد در گیت هاب که شامل همه‌ی الگو های طراحی می‌شود، برای شما قرار گرفته است.