23种设计模式（7）：原型模式
THEEYE 2016-12-22
本文主要介绍设计模式中的原型模式。
现在电子账单越来越流行了，比如你的信用卡，到月初的时候银行就会发一份电子邮件到你邮箱中，说你这个月消费了多少，什么时候消费的，积分是多少等等，这是每个月发一次，还有一种也是银行发的邮件你肯定非常有印象：广告信，现在各大银行的信用卡部门都在拉拢客户，电子邮件是一种廉价、快捷的通讯方式，你用纸质的广告信那个费用多高呀，比如我行今天推出一个信用卡刷卡抽奖活动，通过电子账单系统可以一个晚上发送给600万客户，为什么要用电子账单系统呢？直接找个发垃圾邮件工具不就解决问题了吗？是个好主意，但是这个方案在金融行业是行不通的，为什么？因为银行发送该类邮件是有要求的：
个性化服务
一般银行都要求个性化服务，发过去的邮件上总有一些个人信息吧，比如"XX先生"，"XX女士"等等。
递送成功率
邮件的递送成功率有一定的要求，由于大批量的发送邮件会被接收方邮件服务器误认是垃圾邮件，因此在邮件头要增加一些伪造数据，以规避被反垃圾邮件引 擎误认为是垃圾邮件。
从这两方面考虑广告信的发送也是电子账单系统（电子账单系统一般包括：账单分析、账单生成器、广告信管理、发送队列管理、发送机、退信处理、报表管理等）的一个子功能，我们今天就来考虑一下广告信这个模块怎么开发的。那既然是广告信，肯定需要一个模版，然后再从数据库中把客户的信息一个一个的取出，放到模版中生成一份完整的邮件，然后扔给发送机进行发送处理，类图如图13-1所示。
在类图中AdvTemplate是广告信的模板，一般都是从数据库取出，生成一个BO或者是DTO，我们这里使用一个静态的值来作代表；Mail类是一封邮件类，发送机发送的就是这个类。我们先来看AdvTemplate，如代码清单13-1所示。
代码清13-1 广告信模版代码
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：只要刷卡就送你1百万！....";
//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;
}
}
代码清13-2 邮件类代码
public class Mail {
//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;
//邮件的尾部，一般都是加上"XXX版权所有"等信息
private String tail;
//构造函数
public Mail(AdvTemplate advTemplate){
this.contxt = advTemplate.getAdvContext();
this.subject = advTemplate.getAdvSubject();
}
//以下为getter/setter方法
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;
}
} 代码清13-3 场景类
public class Client {
//发送账单的数量，这个值是从数据库中获得
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.setAppellation(getRandString(5)+" 先生（女士）");
mail.setReceiver(getRandString(5) + "@" + getRandString(8)+".com");
//然后发送邮件
sendMail(mail);
i++;
}
}
//发送邮件
public 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
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();
}
} 运行结果如下所示。 标题：XX银行国庆信用卡抽奖活动 收件人：[email protected] ....发送成功！ 标题：XX银行国庆信用卡抽奖活动 收件人：[email protected] ....发送成功！ 标题：XX银行国庆信用卡抽奖活动 收件人：[email protected] ....发送成功！ 标题：XX银行国庆信用卡抽奖活动 收件人：[email protected] ....发送成功！ 标题：XX银行国庆信用卡抽奖活动 收件人：[email protected] ....发送成功！ 标题：XX银行国庆信用卡抽奖活动 收件人：[email protected] ....发送成功！
由于是随机数，每次运行都有所差异，不管怎么样，我们这个电子账单发送程序是编写出来了，也能正常发送出来。我们再来仔细的想想，这个程序是否有问题？Look here，这是一个线程在运行，也就是你发送是单线程的，那按照一封邮件发出去需要0.02秒（够小了，你还要到数据库中取数据呢），600万封邮件需要……我算算（掰指头计算中……），恩，是33个小时，也就是一个整天都发送不完毕，今天发送不完毕，明天的账单又产生了，积累积累，激起甲方人员一堆抱怨，那怎么办？
好办，把sendMail修改为多线程，但是你只把sendMail修改为多线程还是有问题的呀，你看哦，产生第一封邮件对象，放到线程1中运行，还没有发送出去；线程2呢也启动了，直接就把邮件对象mail的收件人地址和称谓修改掉了，线程不安全了，好了，说到这里，你会说这有N多种解决办法，我们不多说，我们今天就说一种，使用一种新型模式来解决这个问题：对象的拷贝功能来解决这个问题，类图稍作修改，如图13-2所示。
增加了一个Cloneable接口（Java自带的一个接口），Mail实现了这个接口，在Mail类中覆写clone()方法，我们来看Mail类的改变，如代码清单13-4所示。
代码清13-4 修正后的邮件类
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;
//邮件的尾部，一般都是加上"XXX版权所有"等信息
private String tail;
//构造函数
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) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return mail;
}
//以下为getter/setter方法
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;
}
}
代码清13-5 修正后的场景类
public class Client {
//发送账单的数量，这个值是从数据库中获得
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++;
}
}
} 运行结果不变，一样完成了电子广告信的发送功能，而且sendMail即使是多线程也没有关系。注意看Client类中的黑体字 mail.clone()这个方法了吗？把对象拷贝一份，产生一个新的对象，和原有对象一样，然后再修改细节的数据，如设置称谓、设置收件人地址等等。这 种不通过new关键字来产生一个对象，而是通过对象拷贝来实现的模式就叫做原型模式。
13.3 原型模式的应用
13.3.1 原型模式的优点
a.性能优良
原型模式是在内存二进制流的拷贝，要比直接new一个对象性能好很多，特别是要在一个循环体内产生大量的对象时，原型模式可以更好的体现其优点。
b.逃避构造函数的约束
这既是它的优点也是缺点，直接在内存中拷贝，构造函数是不会执行的（见"原型模式的注意事项"），优点就是减少了约束，缺点也是减少了约束，双刃剑，需要大家在实际应用时考虑。
13.3.2 原型模式的使用场景
a.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。
b.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，则可以使用原型模式。
c.一个对象多个修改者的场景
一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。
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的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。原型模式已 经与Java融为浑然一体，大家可以随手拿来使用。
原文转载于 http://www.lxway.com/4058215002.htm
