真刀实枪之原型模式

• 先发个个性化电子账单来引出今天的主角
  • 个性化服务
    • 一般银行都会要求个性化服务，添加一些个人信息在提示信息之前。
  • 递送的成功率
    • 邮件的递送成功率有一定的要求，由于大批的发送邮件，会被接收的邮件服务器认为是垃圾邮件，因此要在头信息增加一些伪数据，以规避被反垃圾邮件引擎认为是垃圾邮件
• 电子账单系统
  1. 账单分析
  2. 账单生成器
  3. 广告信息管理
  4. 发送队列管理
  5. 发送机
  6. 退信处理
  7. 报表管理

• 类图

  • 
  • AdvTemplate是广告模板
  • Mail是一封邮件类

  • 代码

    • AdvTemplate

      package com.peng.mail;/*** @author kungfu~peng* @data 2017年11月19日* @description*/
      public class AdvTemplate {// 广告信名称private String advSubject = "kungfu银行抽奖活动";// 广告信内容private String advContext = "抽奖活动，只要抽中就给你100W";// 获得广告的名称public String getAdvSubject() {return advSubject;}// 获得广告的内容public String getAdvContext() {return advContext;}}
      

    • Mail

      package com.peng.mail;/*** @author kungfu~peng* @data 2017年11月19日* @description*/
      public class Mail {// 收件人private String receiver;// 邮件名称private String subject;// 称谓private String application;// 邮件内容private String context;// 邮件尾部private String tail;// 构造函数public Mail(AdvTemplate advTemplate) {this.subject = advTemplate.getAdvSubject();this.context = advTemplate.getAdvContext();}public String getReceiver() {return receiver;}public void setReceiver(String receiver) {this.receiver = receiver;}public String getSubject() {return subject;}public void setSubject(String subject) {this.subject = subject;}public String getApplication() {return application;}public void setApplication(String application) {this.application = application;}public String getContext() {return context;}public void setContext(String context) {this.context = context;}public String getTail() {return tail;}public void setTail(String tail) {this.tail = tail;}}
      

    • Client

      package com.peng.mail;import java.util.Random;/*** @author kungfu~peng* @data 2017年11月19日* @description*/
      public class Client {// 发送账单的数量private static int MAX_COUNT = 10;public static void main(String[] args) {// 模拟发送邮int i = 0;// 把模板定义出来Mail mail = new Mail(new AdvTemplate());mail.setTail("版权归kungfu银行所有。");while (i < MAX_COUNT) {// 发往的地方mail.setApplication(getRandString(5) + "女士/先生");// 发送邮件mail.setReceiver(getRandString(5) + "@" + getRandString(8) + ".com");sendMail(mail);i++;}}// 函数--发送邮件public static void sendMail(Mail mail) {System.out.println("主题：" + mail.getSubject() + "，收件人："+ mail.getReceiver() + "，发送成功！");}// 获得指定长度的随机字符串public static String getRandString(int maxLength) {String source = "abcdefghijklmnopqrstABCDEFGHIJKLMNOPQRST";Random random = new Random();StringBuffer sb = new StringBuffer();for (int i = 0; i < maxLength; i++) {sb.append(source.charAt(random.nextInt(source.length())));}return sb.toString();}
      }
      

  • 这个程序有问题吗？单线程没啥大问题，可能时间长点，但是试过多线程没！！出现了线程的混乱，出现了重复发送。既然出现了问题，那么先来改改我们的类图吧！

    • 

    • 代码

      • Mail

        package com.peng.mail;/*** @author kungfu~peng* @data 2017年11月19日* @description*/
        public class Mail implements Cloneable {// 收件人private String receiver;// 邮件名称private String subject;// 称谓private String application;// 邮件内容private String context;// 邮件尾部private String tail;// 构造函数public Mail(AdvTemplate advTemplate) {this.subject = advTemplate.getAdvSubject();this.context = advTemplate.getAdvContext();}// clone方法@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {Mail mail = null;try {mail = (Mail) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return mail;}public String getReceiver() {return receiver;}public void setReceiver(String receiver) {this.receiver = receiver;}public String getSubject() {return subject;}public void setSubject(String subject) {this.subject = subject;}public String getApplication() {return application;}public void setApplication(String application) {this.application = application;}public String getContext() {return context;}public void setContext(String context) {this.context = context;}public String getTail() {return tail;}public void setTail(String tail) {this.tail = tail;}}
        

      • 修改后的Client

        package com.peng.mail;import java.util.Random;/*** @author kungfu~peng* @data 2017年11月19日* @description*/
        public class Client {// 发送账单的数量private static int MAX_COUNT = 10;public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {new Thread() {public void run() {// 模拟发送邮int i = 0;// 把模板定义出来Mail mail = new Mail(new AdvTemplate());mail.setTail("版权归kungfu银行所有。");while (i < MAX_COUNT) {Mail cloneObj = null;try {cloneObj = mail.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}// 发往的地方cloneObj.setApplication(getRandString(5) + "女士/先生");// 发送邮件cloneObj.setReceiver(getRandString(5) + "@"+ getRandString(8) + ".com");sendMail(cloneObj);i++;}};}.start();new Thread() {public void run() {// 模拟发送邮int i = 0;// 把模板定义出来Mail mail = new Mail(new AdvTemplate());mail.setTail("版权归kungfu银行所有。");while (i < MAX_COUNT) {Mail cloneObj = null;try {cloneObj = mail.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}// 发往的地方cloneObj.setApplication(getRandString(5) + "女士/先生");// 发送邮件cloneObj.setReceiver(getRandString(5) + "@"+ getRandString(8) + ".com");sendMail(cloneObj);i++;}};}.start();new Thread() {public void run() {// 模拟发送邮int i = 0;// 把模板定义出来Mail mail = new Mail(new AdvTemplate());mail.setTail("版权归kungfu银行所有。");while (i < MAX_COUNT) {Mail cloneObj = null;try {cloneObj = mail.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}// 发往的地方cloneObj.setApplication(getRandString(5) + "女士/先生");// 发送邮件cloneObj.setReceiver(getRandString(5) + "@"+ getRandString(8) + ".com");sendMail(cloneObj);i++;}};}.start();}// 函数--发送邮件public static void sendMail(Mail mail) {System.out.println("主题：" + mail.getSubject() + "，收件人："+ mail.getReceiver() + "，发送成功！");}// 获得指定长度的随机字符串public static String getRandString(int maxLength) {String source = "abcdefghijklmnopqrstABCDEFGHIJKLMNOPQRST";Random random = new Random();StringBuffer sb = new StringBuffer();for (int i = 0; i < maxLength; i++) {sb.append(source.charAt(random.nextInt(source.length())));}return sb.toString();}
        }
        

      • 运行结果（随机数据各有千秋）

        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：aHiKE@dMcLCdAk.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：DqTKg@fCNnqLJm.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：jreLC@BBPnJOlD.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：tkfgH@hScMgggf.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：TKbpF@HcbObcBh.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：MbgIb@DAtBSSPc.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：mPGGE@TFJCPONn.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：TcHSS@cHQLcSTF.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：IrDMO@bPceTKBc.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：HCiAg@krTkPHRM.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：psJHk@kKQkddCP.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：cMlrQ@sPmRLjmP.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：HjatC@HgCrjjtn.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：FQnJG@ARPRcLAj.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：QBmEN@BDosMQpS.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：PsDmL@CnOmCCEl.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：iMNlo@SGqkStEK.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：GBbHP@sdrjeOjE.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：GPsSf@QNpaQFKD.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：HbHKl@IjrtpNBR.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：THhCQ@GmfGTfqT.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：GnbIs@FEnFSrTL.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：EpggK@boqLdbJf.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：Jblbp@GKnCDRsD.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：fiCOd@sKqinsQT.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：pBEmd@GJJNeIoH.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：Ftdmp@qropOmna.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：tSnBP@mlNGChpn.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：jgbja@POTIiPBG.com，发送成功！
        主题：kungfu银行抽奖活动，收件人：nahpO@kLqHMaDL.com，发送成功！
        

      • 上边代码中，把对象复制一份，产生一个新的对象，和原有对象一致，然后修改细节数据。这种不通过new关键字来产生的一个对象，而是通过对象的复制来实现的模式成为原型模式

原型模式的定义

• Prototype Pattern
• Specify the kinds of objects to create using a prototypical instance , and create new objects by copying this prototype.(用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象)
• 通用类图
  • 
  • 类图很简单，核心就是一个clone方法，看看Cloneable接口，一个方法也没有，那么clone方法从哪里来？别忘了超类Object，其中有方法为clone
    • Object类中的clone方法原码： protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

• 通用源码（核心代码）

  • Prototype

    package com.peng.yuanxing;/*** @author kungfu~peng* @data 2017年11月19日* @description*/
    public class Prototype implements Cloneable {// 覆写父类的clone方法@Overrideprotected Prototype clone() throws CloneNotSupportedException {Prototype prototype = null;try {prototype = (Prototype) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return prototype;}
    }
    

原型模式的应用

• 原型模式的优点
  • 性能优良：内存二进制流的拷贝
  • 逃避构造函数的约束：直接在内存中执行，构造函数不会执行
• 使用场景
  • 资源优化：数据、硬件资源
  • 性能和安全的场景
  • 一个对象多个修改者的场景
• 在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂模式一起出现，通过clone方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。

原型模式的注意事项

• 构造方法不被执行（如下：）

  package com.peng.yuanxing;/*** @author kungfu~peng* @data 2017年11月19日* @description*/
  public class Thing implements Cloneable {public Thing() {super();System.out.println("我是构造函数！");}@Overrideprotected Thing clone() throws CloneNotSupportedException {Thing thing = null;try {thing = (Thing) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return thing;}public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Thing t0 = new Thing();Thing t1 = t0.clone();Thing t2 = t0.clone();Thing t3 = t0.clone();}
  }
  

  • 执行结果

    我是构造函数！
    

  • 解释：Object的clone方法的原理是从内存中（堆内存）以二进制流的方式进行拷贝，重新分配了一块内存块，那构造函数没有被执行也是非常正常的了

浅拷贝

• 浅拷贝：Java偷懒的拷贝动作，Object类提供的方法clone只是拷贝对象，其对象的数组，引用对象等都不拷贝，还是指向原生对象的内部元素地址。两个对象共享一个私有变量，你改我改大家都改，是一种不安全的方式【拷贝的有：原始类型比如int,long,char等，String就把它当成基本类型--它的处理机制比较麻烦一点（它没有clone方法，通过字符串池stringcool在需要时才在内存中创建新的字符串）】

• 使用原型模型时，引用的成员变量必须满足两个条件才不被拷贝

  1. 类的成员变量，而不是方法内变量
  2. 必须是一个可变对象的引用对象，而不是一个原始类型和一个不变对象
  

  • 例子

    package com.peng.yuanxing;import java.util.ArrayList;/*** @author kungfu~peng* @data 2017年11月19日* @description*/
    public class Thing implements Cloneable {private ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();@Overrideprotected Thing clone() throws CloneNotSupportedException {Thing thing = null;try {thing = (Thing) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return thing;}// 添加值public void setValue(String value) {list.add(value);}// 获取数据public ArrayList<String> getValues() {return this.list;}public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {// 创建对象Thing t0 = new Thing();t0.setValue("1");t0.setValue("2");t0.setValue("3");// 克隆对象Thing coleThing = t0.clone();coleThing.setValue("a");coleThing.setValue("b");coleThing.setValue("c");// 打印数据System.out.println(t0.getValues());System.out.println(coleThing.getValues());}
    }
    

  • 执行结果

    [1, 2, 3, a, b, c]
    [1, 2, 3, a, b, c]
    

深拷贝

• 深拷贝：

  • 例子

    package com.peng.yuanxing;import java.util.ArrayList;/*** @author kungfu~peng* @data 2017年11月19日* @description*/
    public class Thing implements Cloneable {private ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();@Overrideprotected Thing clone() throws CloneNotSupportedException {Thing thing = null;try {thing = (Thing) super.clone();thing.list = (ArrayList<String>) this.list.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return thing;}// 添加值public void setValue(String value) {list.add(value);}// 获取数据public ArrayList<String> getValues() {return this.list;}public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {// 创建对象Thing t0 = new Thing();t0.setValue("1");t0.setValue("2");t0.setValue("3");// 克隆对象Thing coleThing = t0.clone();coleThing.setValue("a");coleThing.setValue("b");coleThing.setValue("c");// 打印数据System.out.println(t0.getValues());System.out.println(coleThing.getValues());}
    }
    

  • 执行结果

    [1, 2, 3]
    [1, 2, 3, a, b, c]
    

注意

• 深拷贝和浅拷贝建议不要混合使用，特别是在涉及类的继承时，父类有多个引用的情况就非常复杂，建议的方案是深拷贝和浅拷贝分开实现

clone与final（用冤家来记）

• 例：增加final修饰，编译报错

  package com.peng.yuanxing;import java.util.ArrayList;/*** @author kungfu~peng* @data 2017年11月19日* @description*/
  public class Thing implements Cloneable {private final ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();@Overrideprotected Thing clone() throws CloneNotSupportedException {Thing thing = null;try {thing = (Thing) super.clone();thing.list = (ArrayList<String>) this.list.clone();//编译报错：The final field Thing.list cannot be assigned} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return thing;}// 添加值public void setValue(String value) {list.add(value);}// 获取数据public ArrayList<String> getValues() {return this.list;}
  }
  

• java中，final修饰的不可以被修改，引用数据类型则为地址不可变，list的地址改变了，自然就报错

最佳实践

• 原型模型产生出大量信息相同的类，然后可以拷出副本，然后进行修改信息
• 一个对象的起步可以不用从零起步，直接从一个已经具有雏形的对象克隆，然后再修改为生产的对象

声明

• 摘自秦小波《设计模式之禅》第2版；
• 仅供学习，严禁商业用途；
• 代码手写，没有经编译器编译，有个别错误，自行根据上下文改正。