原型模式
原型模式（Prototype Pattern）：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。
原型模式的核心是一个clone()方法，通过该方法进行对象的拷贝，Java提供了一个Cloneable接口来标示这个对象是可拷贝的。JDK中Cloneable接口只是一个标记作用，不需要实现任何方法，在JVM中具有这个标记的对象才有可能被拷贝。此时，我们可以通过覆盖和重写clone()方法将“有可能被拷贝”转换为“可以被拷贝”。
原型模式通用源码：
-
public
class PrototypeClass implements Cloneable{
-
//覆写父类Object方法
-
@Override
-
public PrototypeClass clone(){
-
PrototypeClass prototypeClass =
null;
-
try {
-
prototypeClass = (PrototypeClass)
super.clone();
-
}
catch (CloneNotSupportedException e) {
-
//异常处理
-
}
-
return prototypeClass;
-
}
-
}
实现一个接口，然后重写clone方法，就完成了原型模式。
原型模式的优点
- 性能优良：原型模式是在内存二进制流的拷贝，比直接new一个对象性能好很多，特别是要在循环体内产生大量的对象时。
- 逃避构造函数的约束：直接在内存中拷贝，构造函数是不会执行的。优点就是减少了约束，缺点也是减少了约束。
原型模式的使用场景
- 资源优化场景：类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。
- 性能和安全要求的场景：通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限。
- 一个对象多个修改者的场景：一个对象需要提供给多个对象访问，且各调用者可能都需要修改其值时。
在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，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
（1）构造函数不会被执行
一个实现了Cloneable并重写了clone()方法的类A，有一个无参构造或有参构造B，通过new关键字产生了一个对象S，再然后通过S.clone()方式产生了一个新的对象T，那么在对象拷贝时构造函数B是不会被执行的。
（2）浅拷贝和深拷贝
★浅拷贝
-
import java.util.ArrayList;
-
public
class Thing implements Cloneable {
-
//定义一个私有变量
-
private ArrayList<String> arrayList =
new ArrayList<String>();
-
@Override
-
public Thing clone(){
-
Thing thing =
null;
-
try {
-
thing = (Thing)
super.clone();
-
}
catch (CloneNotSupportedException e) {
-
e.printStackTrace();
-
}
-
return thing;
-
}
-
//设置HashMap的值
-
public void setValue(String value){
-
this.arrayList.add(value);
-
}
-
//取得arrayList的值
-
public ArrayList<String> getValue(){
-
return
this.arrayList;
-
}
-
}
在Thing类中增加一个私有变量arrayList，类型为ArrayList，然后通过setValue和getValue 分别进行设置和取值。
浅拷贝测试：
-
import com.sfq.action.Thing;
-
public
class Client {
-
public static void main(String[] args) {
-
//产生一个对象
-
Thing thing =
new Thing();
-
//设置一个值
-
thing.setValue(
"张三");
-
//拷贝一个对象
-
Thing cloneThing = thing.clone();
-
cloneThing.setValue(
"李四");
-
System.out.println(thing.getValue());
-
}
-
}
-
-
结果
-
[张三, 李四]
Object类提供的方法clone只是拷贝本对象，其对象内部的数组、引用对象等都不拷贝，还是指向原生对象的内部元素地址，这种拷贝就叫做浅拷贝。两个对象共享一个私有变量，大家都能改，是一种非常不安全的方式，在实际项目中使用还是比较少的。
注意：使用原型模式时，引用的成员变量必须满足两个条件才不会被拷贝：一是类的成员变量，而不是方法内变量；二是必须是一个可变的引用对象，而不是一个原始类型或不可 变对象。
★深拷贝
-
import java.util.ArrayList;
-
public
class Thing implements Cloneable {
-
//定义一个私有变量
-
private ArrayList<String> arrayList =
new ArrayList<String>();
-
@Override
-
public Thing clone(){
-
Thing thing =
null;
-
try {
-
thing = (Thing)
super.clone();
-
thing.arrayList = (ArrayList<String>)
this.arrayList.clone();
-
}
catch (CloneNotSupportedException e) {
-
e.printStackTrace();
-
}
-
return thing;
-
}
-
//设置HashMap的值
-
public void setValue(String value){
-
this.arrayList.add(value);
-
}
-
//取得arrayList的值
-
public ArrayList<String> getValue(){
-
return
this.arrayList;
-
}
-
}
对私有的类变量进行独立的拷贝。
-
import com.sfq.action.Thing;
-
public
class Client {
-
public static void main(String[] args) {
-
//产生一个对象
-
Thing thing =
new Thing();
-
//设置一个值
-
thing.setValue(
"张三");
-
//拷贝一个对象
-
Thing cloneThing = thing.clone();
-
cloneThing.setValue(
"李四");
-
System.out.println(thing.getValue());
-
System.out.println(cloneThing.getValue());
-
}
-
}
-
-
结果
-
[张三]
-
[张三, 李四]
thing.arrayList = (ArrayList<String>)this.arrayList.clone();该方法就实现了完全的拷贝，两个对象之间没有任何关系，各自进行修改，互不影响，这就是深拷贝。深拷贝还有一种实现方式就是通过自己写二进制流来操作对象，然后实现对象的深拷贝。
注意：深拷贝和浅拷贝不建议同时使用。
（3）clone与final
对象的clone与对象内的final关键字是有冲突的。final类型只能赋一次值，不能重复赋值，因此无法实现深拷贝。
注意：要使用clone方法，类的成员变量上不要增加final关键字。
原型模式实例
银行多线程发送大量广告邮件，当然邮件中一般都含有客户信息，需要从数据库中调。为防止大量发送邮件被邮件服务器误认为是垃圾邮件，我们需要在邮件头增加一些伪造数据。
我们根据需求和原型模型的类图设计如下类图：
类图中：
- AdvTemplate类：广告信的模板，一般都是从数据库取出，生成一个BO或者是DTO，这里使用一个静态的值来作代表；
- Cloneable接口：Java自带的一个接口。
- Mail类：邮件类，发送的就是这个类。Mail实现了Cloneable接口，在Mail类中覆写clone()方法。
-
public
class AdvTemplate {
-
//广告信名称
-
private String advSubject =
"XX银行国庆信用卡抽奖活动";
-
//广告信内容
-
private String advContext =
"国庆抽奖活动通知：只有刷卡就送一百万！...";
-
//取得广告信的名称
-
public String getAdvSubject() {
-
return
this.advSubject;
-
}
-
//取得广告信的内容
-
public String getAdvContext() {
-
return
this.advContext;
-
}
-
}
-
public
class Mail implements Cloneable{
-
//收件人
-
private String receiver;
-
//邮件名称
-
private String subject;
-
//称谓
-
private String appellation;
-
//邮件内容
-
private String contxt;
-
//邮件尾部，一般加上“XXX版权所有”等信息
-
private String tail;
-
public Mail(AdvTemplate advTemplate) {
-
this.contxt = advTemplate.getAdvContext();
-
this.subject = advTemplate.getAdvSubject();
-
}
-
@Override
-
public Mail clone() {
-
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 getAppellation() {
-
return appellation;
-
}
-
public void setAppellation(String appellation) {
-
this.appellation = appellation;
-
}
-
public String getContxt() {
-
return contxt;
-
}
-
public void setContxt(String contxt) {
-
this.contxt = contxt;
-
}
-
public String getTail() {
-
return tail;
-
}
-
public void setTail(String tail) {
-
this.tail = tail;
-
}
-
}
-
import java.util.Random;
-
import com.sfq.action.AdvTemplate;
-
import com.sfq.action.Mail;
-
public
class Client {
-
//发送账单的数量，这个值从数据库中取得
-
private
static
int MAX_COUNT =
6;
-
public static void main(String[] args) {
-
// 模拟发送邮件
-
int i =
0;
-
//把模板定义出来，这个是从数据库中获得
-
Mail mail =
new Mail(
new AdvTemplate());
-
mail.setTail(
"XX银行版权所有");
-
while (i < MAX_COUNT) {
-
//以下是每封邮件不同的地方
-
Mail cloneMail = mail.clone();
-
cloneMail.setAppellation(getRandString(
5)+
" 先生（女士）");
-
cloneMail.setReceiver(getRandString(
5) +
"@"+ getRandString(
8) +
".com");
-
//然后发送邮件
-
sendMail(cloneMail);
-
i ++;
-
}
-
}
-
//发送邮件
-
private static void sendMail(Mail mail) {
-
System.out.println(
"标题："+mail.getSubject()+
"\t收件人："+mail.getReceiver()+
"\t...发送成功！");
-
}
-
//获得指定长度的随机字符串
-
private static String getRandString(int maxLength) {
-
String source =
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
-
StringBuffer sb =
new StringBuffer();
-
Random rand =
new Random();
-
for(
int i =
0;i < maxLength;i++) {
-
sb.append(source.charAt(rand.nextInt(source.length())));
-
}
-
return sb.toString();
-
}
-
}
-
-
结果
-
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