Прототип на Rust

Паттерны проектирования / Порождающие паттерны

use std::any::Any;

//Shape is Prototype
trait Shape {
    fn clone(&self) -> Box<dyn Shape>;

    fn as_any(&self) -> &dyn Any;
}

//Square is ConcretePrototype
#[derive(Debug)]
struct Square {
    line_count: i32
}

impl Shape for Square {
    fn clone(&self) -> Box<dyn Shape> {
        Box::from(Square {
                line_count: self.line_count
        })
    }

    fn as_any(&self) -> &dyn Any { self }
}

//ShapeMaker contains a Shape
struct ShapeMaker {
    shape: Box<dyn Shape>
}

//MakeShape creates a copy of the Shape
impl ShapeMaker {
    fn make_shape(&self) -> Box<dyn Shape> {
        Box::from(self.shape.clone())
    }
}

//Client
let square = Square{ line_count: 4 };
let maker = ShapeMaker{
    shape: Box::from(square) };

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

println!("square1 is {:?}", square1.as_any()
    .downcast_ref::<Square>().unwrap());
println!("square2 is {:?}", square2.as_any()
    .downcast_ref::<Square>());

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.