プロトタイプ

Prototype

ハンコと同じ。1個だけ職人技で作って、あとは押すだけ。0から彫り直す必要はない。

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Intent · 目的

オブジェクトを『種類』ではなく『雛形そのもの』で表現する。新しいインスタンスは、できあいの雛形を複製して作る。クラスを増やさずバリエーションを増やせて、しかも生成コストの高いオブジェクトも安く量産できる。

Motivation · 動機

ゲームで『敵キャラを 1000 体出す』場面。1体作るのに、テクスチャ読込・物理設定・AI初期化で重い処理が走る。それを1000回繰り返したら起動だけで日が暮れる。プロトタイプなら『最初の1体』だけ丁寧に作って、あとは `clone()` で複製。さらに『緑色のスライム』『赤色のスライム』みたいな微妙なバリエーションも、クラスを増やさず雛形の値を変えて持つだけで済む。

適用場面

1生成コストが高く、初回1度作って以降コピーで済ませたい場合（ゲームのキャラ、レンダリング済みグラフィック）。
2実行時にオブジェクトの種類が動的に決まる場合（ユーザー入力でモンスターのバリエーションを動的生成）。
3クラス数を抑えながら多様なバリエーションを扱いたい場合。

概念図

サンプルコード

interface Cloneable<T> {
  clone(): T;
}

class Circle implements Cloneable<Circle> {
  constructor(public x: number, public y: number, public r: number) {}
  clone(): Circle { return new Circle(this.x, this.y, this.r); }
  render() { console.log(`Circle(${this.x},${this.y},${this.r})`); }
}

const original = new Circle(10, 20, 5);
const dup = original.clone();
dup.render();

Pros · メリット

＋クラス階層を増やさず、バリエーションは『状態違いの雛形』として表現できる。
＋重い初期化処理が1回で済む。コピーは memcpy みたいなコストになることが多い。
＋実行時にプロトタイプを差し替えれば、生成される『種』を動的に変えられる。

Cons · デメリット

−シャローコピーかディープコピーかの判断ミスは事故の元。『片方を変えたらもう片方も変わってる』典型バグの源。
−循環参照やシリアライズ不能な状態（DB接続、ファイルハンドル）を含むと複製が困難。
−言語のクローン機構の癖（Java の `Cloneable` の闇は有名）に振り回されがち。

プロトタイプ

適用場面

概念図

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理解度を確かめる時間だ