1、原型模式介绍
1.1、定义
原型模式(Prototype Design Pattern)用一个已经创建的实例作为原型,通过复制该原型
对象来创建一个和原型对象相同的新对象。
原型模式也是一个创建型模式。
1.2、原型模式主要解决的问题
如果创建对象的成本比较大,比如对象中的数据是经过复杂计算才能得到,或者需要从
RPC接口或者数据库等比较慢的IO中获取,这种情况我们就可以使用原型模式,从其他
已有的对象中进行拷贝,而不是每次都创建新对象,进行一些耗时的操作。
2、原型模式原理
原型模式类图如下:
原型模式角色如下:
1)抽象原型类(Prototype):它是声明克隆方法的接口,是所有具体原型类的公共父类,
它可以是抽象类也可以是接口
2)具体原型类(ConcretePrototype):实现在抽象原型类中声明的克隆方法,在克隆方
法中返回自己的一个克隆对象
3)客户类(Client):在客户类中,让一个原型对象克隆自身从而创建一个新的对象。由于
客户类针对抽象原型类Prototype编程.因此用户可以根据需要选择具体原型类,系统具
有较好的扩展性,增加或者替换具体原型类都比较方便
3、原型模式应用示例
应用示例:
模拟某银行电子账单系统的广告信发送功能,广告信的发送都是有一个模板的,从数据库
查出客户的信息,然后放到模板中生成一份完整的邮件,然后交给发送机进行发送处理
3.1、发送广告信UML类图如下:
3.2、示例代码(一)
不采用设计模式,实现发送广告信,每次发送邮件时,需要new 创建一个新的Mail对象,
示例代码如下:
广告模版类 AdvTemplate
java
/**
* 广告信模板代码
*
**/
public class AdvTemplate {
//广告信名称
private String advSubject = "xx银行本月还款达标,可抽iPhone 13等好礼!";
//广告信内容
private String advContext = "达标用户请在2022年3月1日到2022年3月30参与抽奖......";
public String getAdvSubject() {
return this.advSubject;
}
public String getAdvContext() {
return this.advContext;
}
}
邮件类 Mail
java
/**
* 邮件类
*
**/
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 context;
//邮件尾部, 一般是"xxx版权所有"等信息
private String tail;
//构造函数
public Mail(AdvTemplate advTemplate) {
this.context = advTemplate.getAdvContext();
this.subject = advTemplate.getAdvSubject();
}
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 getContext() {
return context;
}
public void setContext(String context) {
this.context = context;
}
public String getTail() {
return tail;
}
public void setTail(String tail) {
this.tail = tail;
}
}
客户类Client
java
/**
* 业务场景类
*
**/
public class Client {
//发送信息的是数量,这个值可以从数据库获取
private static int MAX_COUNT = 6;
//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!");
}
public static void main(String[] args) {
//模拟邮件发送
int i = 0;
//把模板定义出来,数据是从数据库获取的
Mail mail = new Mail(new AdvTemplate());
mail.setTail("xxx银行版权所有");
while(i < MAX_COUNT){
//下面是每封邮件不同的地方
mail.setAppellation(" 先生 (女士)");
Random random = new Random();
int num = random.nextInt(9999999);
mail.setReceiver(num+"@"+"qq.com");
//发送 邮件
sendMail(mail);
i++;
}
}
}
上边代码存在的问题:
1)发送邮件需要重复创建Mail类对象,而且Mail类的不同对象之间差别非常小,这样
重复的创建操作十分的浪费资源。
2)这种情况我们就可以使用原型模式,从其他已有的对象中进行拷贝,而不是每次都
创建新对象,进行一些耗时的操作。
3.3、示例代码(二)
采用 "原型模式" 重构邮件类 Mail,使每次发送新的邮件时,不用new 创建新的Mail 对象,
而是在原有的Mail对象上克隆得到。
示例代码如下:
重构邮件类Mail
java
/**
* 邮件类 实现Cloneable接口,表示该类的实例可以被复制
*
**/
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 context;
//邮件尾部, 一般是"xxx版权所有"等信息
private String tail;
//构造函数
public Mail(AdvTemplate advTemplate) {
this.context = advTemplate.getAdvContext();
this.subject = advTemplate.getAdvSubject();
}
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 getContext() {
return context;
}
public void setContext(String context) {
this.context = context;
}
public String getTail() {
return tail;
}
public void setTail(String tail) {
this.tail = tail;
}
@Override
public Mail clone(){
Mail mail = null;
try {
mail = (Mail)super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return mail;
}
}
客户类
java
/**
* 业务场景类
*
**/
public class Client {
//发送信息的是数量,这个值可以从数据库获取
private static int MAX_COUNT = 6;
//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!");
}
public static void main(String[] args) {
//模拟邮件发送
int i = 0;
//把模板定义出来,数据是从数据库获取的
Mail mail = new Mail(new AdvTemplate());
mail.setTail("xxx银行版权所有");
while(i < MAX_COUNT){
//下面是每封邮件不同的地方
Mail cloneMail = mail.clone();
cloneMail.setAppellation(" 先生 (女士)");
Random random = new Random();
int num = random.nextInt(9999999);
cloneMail.setReceiver(num+"@"+"qq.com");
//发送 邮件
sendMail(cloneMail);
i++;
}
}
}
4、原型模式总结
4.1、原型模式优点
1)当创建新的对象实例较为复杂时,使用原型模式可以简化对象的创建过程,通过复制一
个已有实例可以提高新实例的创建效率
2)原型模式提供了简化的创建结构,工厂方法模式常常需要有一个与产品类等级结构相
同的工厂等级结构(具体工厂对应具体产品),而原型模式就不需要这样,原型模式的
产品复制是通过封装在原型类中的克隆方法实现的,无须专门的工厂类来创建产品。
3)可以使用深克隆的方式保存对象状态,使用原型模式将对象复制一份并将其状态保存
起来,以便在需要的时候使用,比如恢复到某一历史状态,可以辅助实现撤销操作
4.2、原型模式缺点
1)需要为每一个类配备一个克隆方法,而且该克隆方法位于一个类的内部,当对已有的类
进行改造时需要修改源代码,违背了开闭原则
4.3、原型模式使用场景
1)资源优化场景,也就是当进行对象初始化需要使用很多外部资源时,比如,IO 资源、
数据文件、CPU、网络和内存等。
2)复杂的依赖场景, 比如,F 对象的创建依赖 A,A 又依赖 B,B 又依赖 C......于是创
建过程是一连串对象的 get 和 set。
3)性能和安全要求的场景, 比如,同一个用户在一个会话周期里,可能会反复登录平台
或使用某些受限的功能,每一次访问请求都会访问授权服务器进行授权,但如果每次
都通过 new 产生一个对象会非常烦琐,这时则可以使用原型模式。
4)同一个对象可能被多个修改者使用的场景, 比如,一个商品对象需要提供给物流、
会员、订单等多个服务访问,而且各个调用者可能都需要修改其值时,就可以考虑使
用原型模式。
5)需要保存原始对象状态的场景,比如,记录历史操作的场景中,就可以通过原型模式
快速保存记录。