23种设计模式（7）：原型模式

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：[e-mail]  ....发送成功！
标题：XX银行国庆信用卡抽奖活动    收件人：[e-mail]  ....发送成功！
标题：XX银行国庆信用卡抽奖活动    收件人：[e-mail]  ....发送成功！
标题：XX银行国庆信用卡抽奖活动    收件人：[e-mail]  ....发送成功！
标题：XX银行国庆信用卡抽奖活动    收件人：[e-mail]  ....发送成功！
标题：XX银行国庆信用卡抽奖活动    收件人：[e-mail]  ....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