prototype pattern

prototype pattern (tsz. prototype patterns)

1. (informatika) A Prototype tervezési minta (Prototype Design Pattern) egy kreációs minta a Gang of Four (GoF) által definiált 23 tervezési minta egyike. Arra a problémára ad elegáns megoldást, amikor egy objektum új példányát akarjuk létrehozni, de nem akarjuk (vagy nem tudjuk) a konkrét osztály konstruktorát közvetlenül használni, vagy túl költséges lenne az inicializálás. Ehelyett a meglévő példányt klónozzuk.

A Prototype minta lényege, hogy:

• Létrehozunk egy absztrakt ősosztályt vagy interfészt, amely tartalmaz egy clone() metódust.
• Minden konkrét osztály implementálja a clone() metódust, amely visszaadja az adott objektum egy másolatát.
• Az objektumokat nem new kulcsszóval hozzuk létre, hanem egy meglévő objektum alapján, klónozással.

• Ha a példányosítás költséges (pl. sok adatot kell lekérni, vagy sok erőforrást igényel).
• Ha sokféle objektum van, és dinamikusan akarjuk példányosítani őket futásidőben.
• Ha futásidőben akarjuk módosítani a példányosítás típusát.
• Ha nem ismerjük előre a konkrét osztályt, de van egy meglévő példányunk.

class Prototype {
public:
    virtual Prototype* clone() const = 0;
    virtual void print() const = 0;
    virtual ~Prototype() {}
};

class ConcretePrototype : public Prototype {
private:
    int value;
public:
    ConcretePrototype(int v) : value(v) {}

    Prototype* clone() const override {
        return new ConcretePrototype(*this);  // másolatkészítés
    }

    void print() const override {
        std::cout << "Érték: " << value << std::endl;
    }
};

void clientCode(const Prototype& prototype) {
    Prototype* newObject = prototype.clone();
    newObject->print();
    delete newObject;
}

Ebben a példában egy konkrét objektum klónozásával új példányt készítünk, anélkül hogy a konstruktorát hívnánk közvetlenül.

1. Prototype interfész (vagy absztrakt osztály):
   • Meghatározza a clone() metódust.
2. ConcretePrototype osztály(ok):
   • Megvalósítják a clone() metódust.
   • Lehet mély vagy sekély másolat.
3. Client:
   • Egy példányt klónoz a clone() metódussal anélkül, hogy ismerné a konkrét osztályt.

• Sekély másolat (shallow copy): az objektum mezőit másolja, de ha mezők pointerek vagy referenciák, azok nem másolódnak mélyen.
• Mély másolat (deep copy): minden mező értéke, beleértve az összetett objektumokat is, új példányként másolódik.

• Grafikai szerkesztők: egy alakzat másolása, módosítás előtt.
• Játékfejlesztés: egy karakter “archetípusa” alapján új NPC példányok generálása.
• Dokumentumsablonok: sablon klónozása egyedi dokumentumhoz.
• ORM rendszerek: entitások másolása adatbázis-rekordhoz kötve.

✅ Futásidőben lehet másolatokat készíteni.

✅ Elkerülhető a bonyolult konstruktorhívás.

✅ Elősegíti az objektumalapú megközelítést az osztályalapú helyett.

✅ Jól működik komplex objektumstruktúrákkal.

❌ Bonyolult lehet, ha sokféle objektum van és bonyolult a klónozás (pl. mély másolat).

❌ Platform- vagy nyelvspecifikus támogatás kellhet (pl. Cloneable Java-ban, clone() C++-ban kézzel implementálandó).

public abstract class Shape implements Cloneable {
    private String id;
    protected String type;

    abstract void draw();

    public String getType() {
        return type;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }

    public Object clone() {
        Object clone = null;
        try {
            clone = super.clone();  // sekély másolat
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return clone;
    }
}

Gyakran használják a Prototype Registry fogalmát: egy tároló (pl. map<string, Prototype*>), amely előregyártott példányokat tartalmaz, és ezekből lehet klónozni.

class PrototypeRegistry {
private:
    std::map<std::string, Prototype*> prototypes;
public:
    void addPrototype(const std::string& key, Prototype* proto) {
        prototypes = proto;
    }

    Prototype* create(const std::string& key) {
        return prototypes->clone();
    }
};

A Prototype minta:

• Egy meglévő objektum másolatát készíti el.
• Előnyös, ha példányosítás költséges, vagy ha futásidőben kell objektumtípusokat kezelni.
• Szekunder nyereség, hogy elkerülhetők a bonyolult konstruktorparaméterek.
• Lehetőséget ad a polimorf klónozásra, ha a típus csak a futásidőben ismert.
• Jól kombinálható a Factory és Registry mintákkal.

• prototype pattern - Szótár.net (en-hu)
• prototype pattern - Sztaki (en-hu)
• prototype pattern - Merriam–Webster
• prototype pattern - Cambridge
• prototype pattern - WordNet
• prototype pattern - Яндекс (en-ru)
• prototype pattern - Google (en-hu)
• prototype pattern - Wikidata
• prototype pattern - Wikipédia (angol)