设计模式——原型模式

前言

单例模式可以避免重复创建消耗资源的对象，但是却不得不共用对象。若是对象本身也不让随意访问修改时，怎么办？通常做法是备份到副本，其它对象操作副本，最后获取权限合并，类似git上的PR操作。

什么是原型模式

原型模式用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。需要注意的关键字是，新的对象，类没变。
不需要知道任何创建的细节，不调用构造函数
java.lang包中提供了Cloneable接口，Object中提供了clone()方法，只需要实现这个接口就可以完成原型模式了。由于它直接操作内存中的二进制流，当大量操作或操作复杂对象时，性能优势将会很明显。

原型模式的适用场景

多用于创建大对象，或初始化繁琐的对象。如游戏中的背景，地图。web中的画布等等

以下场景适用：

1、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。
2、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。
3、构造函数比较复杂。
4、循环体中生产大量对象时。
5、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。

原型模式的优缺点

优点：

原型模式性能比直接new一个对象性能高
简化创建过程

缺点：

必须配备克隆方法
对克隆复杂对象或克隆出的对象进行复杂改造时，容易引入风险
深拷贝、浅拷贝要运用得当

原型模式的实现

1、浅拷贝实现

定义邮件类实现Cloneable接口

public class Mail implements Cloneable{
    private String name;
    private String emailAddress;
    private String content;

    public Mail(){
        System.out.println("Mail class Constructor");
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getEmailAddress() {
        return emailAddress;
    }

    public void setEmailAddress(String emailAddress) {
        this.emailAddress = emailAddress;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }

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

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("clone mail object");
        return super.clone();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Mail{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", emailAddress='" + emailAddress + '\'' +
                ", content='" + content + '\'' +
                '}';
    }
}

定义邮件工具类MailUtil

public class MailUtil {
    public static void sendMail(Mail mail){
        String outputContent = "向{0}同学，邮件地址：{1}，邮件内容：{2}，发送邮件成功";
        System.out.println(MessageFormat.format(outputContent,mail.getName(),mail.getEmailAddress(),mail.getContent()));
    }

    public static void saveOriginMailRecord(Mail mail){
        System.out.println("存储OriginMail记录，OriginMail："+mail.getContent());
    }
}

客户端调用

public class Test {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Mail mail = new Mail();
        mail.setContent("初始化模板");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Mail mailTemp = (Mail)mail.clone();
            mailTemp.setName("姓名"+i);
            mailTemp.setEmailAddress("姓名"+i+"@yibo.com");
            mailTemp.setContent("恭喜此次活动中奖了");
            MailUtil.sendMail(mailTemp);
        }
        MailUtil.saveOriginMailRecord(mail);
    }
}

2、深拷贝实现

深复制把引用对象的变量指向复制过的新对象，而不是原来被引用的对象

public class Pig implements Cloneable{

    private String name;

    private Date birthday;

    public Pig(String name, Date birthday) {
        this.name = name;
        this.birthday = birthday;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Date getBirthday() {
        return birthday;
    }

    public void setBirthday(Date birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Pig pig = (Pig)super.clone();
        pig.birthday = (Date)pig.birthday.clone();
        return pig;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Pig{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", birthday=" + birthday +
                '}';
    }
}

客户端调用代码

public class Test {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Date birthday = new Date(0L);
        Pig pig1 = new Pig("小猪",birthday);
        Pig pig2 = (Pig) pig1.clone();
        System.out.println(pig1.getBirthday() == pig2.getBirthday());
    }
}

总结

原型模式通过Object的clone()方法实现，由于是内存操作，无视构造方法和访问权限，直接获取新的对象。但对于引用类型，需使用深拷贝，其它浅拷贝即可。

参考：
https://www.cnblogs.com/xuwendong/p/9768441.html

设计模式——原型模式