Java 设计模式(22) —— 原型模式

一、原型模式

通过复制现有实例来创建新的实例，无须知道相应类的信息

原型模式

二、示例

银行电子账单发送给客户的功能：系统每个月都要生成电子账单，要定期通过邮件发送给客户

利用传统模式很简单，只需通过循环把发送邮件的方法发送给所有用户即可

1.定义邮件对象

/**
 * 传统模式，定义邮件的内容对象
 */
public class Mail {
    private String receiver;
    private String subject;
    private String content;
    private String tail;

    public Mail(EventTemplate et) {
        this.tail = et.geteventContent();
        this.subject = et.geteventSubject();
    }

    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 void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }

    public String getTail() {
        return tail;
    }

    public void setTail(String tail) {
        this.tail = tail;
    }

}

2.定义发送事件的任务

/**
 * 传统模式，发送邮件的事件任务
 */
public class EventTemplate {
    private String eventSubject, eventContent;

    public EventTemplate(String eventSubject, String eventContent) {
        this.eventSubject = eventSubject;
        this.eventContent = eventContent;
    }

    public String geteventSubject() {
        return eventSubject;
    }

    public String geteventContent() {
        return eventContent;
    }
}

3.循环所有用户发送邮件

/**
 * 传统模式，通过循环遍历所有的用户，发送账单邮件
 * 缺点：效率慢，耗时长
 */
public class MainTest {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        int MAX_COUNT = 10;
        EventTemplate et = new EventTemplate("9月份信用卡账单", "国庆抽奖活动...");

        Mail mail = new Mail(et);

        while (i < MAX_COUNT) {
            // 以下是每封邮件不同的地方

            mail.setContent(getRandString(5) + ",先生（女士）:你的信用卡账单..."
                    + mail.getTail());
            mail.setReceiver(getRandString(5) + "@" + getRandString(8) + ".com");
            // 然后发送邮件
            sendMail(mail);
            i++;
        }

    }

    public static String getRandString(int maxLength) {
        String source = "abcdefghijklmnopqrskuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
        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();
    }

    public static void sendMail(Mail mail) {
        System.out.println("标题：" + mail.getSubject() + "\t收件人："
                + mail.getReceiver() + "\t内容：" + mail.getContent()
                + "\t....发送成功！");
    }

}

由以上示例发现随着用户的增多，要一直new出邮件对象，重复创建相同的对象耗时较长，则引入原型模式可以降低耗时

三、利用原型模式改进

原型模式通过对象的克隆创建重复new的对象，降低创建对象的耗时，Java里面实现方法很简单，只需将对象实现Cloneable接口即可

1.将邮件对象实现克隆接口

/**
 * 原型模式，邮件对象通过实现克隆接口，实现对象的克隆拷贝
 */
public class Mail implements Cloneable {
    private String receiver;
    private String subject;
    private String content;
    private String tail;
    private ArrayList ars;
    public Mail(EventTemplate et) {
        this.tail = et.geteventContent();
        this.subject = et.geteventSubject();
    
    }

    @Override
    public Mail clone() {
        Mail mail = null;
        try {
            mail = (Mail) super.clone();
            mail.ars = (ArrayList)this.ars.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 void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }

    public String getTail() {
        return tail;
    }

    public void setTail(String tail) {
        this.tail = tail;
    }

}

2.创建对象方法不变，克隆方法在对象内部去实现，每次new时不用重建创建属性，直接实现内存克隆

/**
 * 原型模式，通过对象的拷贝快速克隆对象，降低重复创建对象的耗时
 */
public class MainTest {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        int MAX_COUNT = 10;
        EventTemplate et = new EventTemplate("9月份信用卡账单", "国庆抽奖活动...");

        Mail mail = new Mail(et);

        while (i < MAX_COUNT) {
            // 以下是每封邮件不同的地方
            Mail cloneMail = mail.clone();
            cloneMail.setContent(getRandString(5) + ",先生（女士）:你的信用卡账单..."
                    + mail.getTail());
            cloneMail.setReceiver(getRandString(5) + "@" + getRandString(8)
                    + ".com");
            // 然后发送邮件
            sendMail(cloneMail);
            i++;
        }

    }

    public static String getRandString(int maxLength) {
        String source = "abcdefghijklmnopqrskuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
        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();
    }

    public static void sendMail(Mail mail) {
        System.out.println("标题：" + mail.getSubject() + "\t收件人："
                + mail.getReceiver() + "\t内容：" + mail.getContent()
                + "\t....发送成功！");
    }

}

四、总结

• 优点：

  • 使用原型模式创建对象比直接new一个对象更有效
  • 隐藏制造新实例的复杂性
  • 重复地创建相似对象时可以考虑使用原型模式

• 缺点：

  • 每一个类必须配备一个克隆方法
  • 深层复制比较复杂

• 注意事项：

  • 使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法。所以，单例模式与原型模式是冲突的，在使用时要特别注意
  • Object类的clone方法只会拷贝对象中的基本的数据类型，对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝，这就是浅拷贝。如果要实现深拷贝，必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝

• 适用场合：

  • 复制对象的结构与数据
  • 希望对目标对象的修改不影响既有的原型对象
  • 创建对象成本较大的情况下

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