Прототип на Python

Паттерны проектирования / Порождающие паттерны

from abc import ABC, abstractmethod
import copy

# Prototype
class Shape(ABC):
    def __init__(self, color):
        self.color = color

    @abstractmethod
    def clone(self):
        pass

# ConcretePrototype
class Square(Shape):
    def clone(self):
        return copy.deepcopy(self)

# Client
class ShapeMaker:
    def __init__(self, shape):
        self.shape = shape

    def make_shape(self):
        return self.shape.clone()

square = Square("Red")
maker = ShapeMaker(square)

square1 = maker.make_shape()
square2 = maker.make_shape()

print(square1 == square2)
print(square1.color)

Описывает виды создаваемых объектов с помощью прототипа и создает новые объекты путем его копирования.

Задача. В графическом редакторе есть палитра готовых фигур, и у каждой свои цвет, размер и рамка. Когда пользователь перетаскивает фигуру на страницу, программа должна сделать точно такую же новую фигуру. Если код пользуется конструктором, ему приходится знать точный класс и вручную копировать каждую настройку. Тогда каждый новый вид фигуры меняет этот код.

Идея. Прототип - это готовый объект, который умеет себя копировать. У него один метод копирования, часто он называется clone. Клиент держит прототип и просит у него копии. Конкретный класс клиент не называет и не знает, какие поля копируются. Копия начинает с теми же данными, что у оригинала, а дальше два объекта живут независимо.

Как читать пример. Прототип - это фигура с одним значением, например цветом или числом сторон. В большинстве языков объект-клиент держит один прототип, а новые фигуры получает только одним способом - просит у него копию. Вывод показывает, что у копий то же значение, что у прототипа. Некоторые примеры показывают ещё, что копия - отдельный объект или что изменение копии не трогает прототип. В языках, где значения никогда не меняются, ничего не копируется: новый вариант - это тот же образец с одним изменённым полем.

Когда применять. Прототип нужен, когда объект дорого подготовить, а похожих объектов требуется много. Он помогает и тогда, когда класс создаваемого объекта становится известен только во время работы программы. Для простых объектов с немногими полями он ни к чему: конструктор проще.

Частая ошибка. Написать метод копирования только в базовом классе, так что он всегда создаёт базовый объект. Копия конкретного прототипа тогда теряет свой класс. Каждый конкретный прототип должен создавать объект своего класса.