原型模式
最后更新于：2022-08-15 13:29:00
定义
指原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象
特点
不需要知道任何创建的细节，不调用构造函数
类型
创建型
适用场景
- 类初始化消耗较多资源
- new产生的一个对象需要非常繁琐的过程（数据准备、访问权限）
- 构造函数比较复杂
- 循环体中生成大量对象时
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
- 对克隆复杂对象或对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
扩展
- 深克隆
- 浅克隆
代码
业务场景
商家发放优惠活动邮件给用户，默认邮件创建非常繁琐
// 邮件类
public class Mail {
private String name;
private String emailAddress;
private String content;
public Mail() {
System.out.println("创建Mail");
}
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
public String toString() {
return "Mail{" +
"name='" + name + '\'' +
", emailAddress='" + emailAddress + '\'' +
", content='" + content + '\'' +
'}';
}
}
// 发送邮件的工具类
public class MailUtil {
public static void sendMail(Mail mail) {
String outputContent = "向{0}用户,邮件地址:{1},邮件内容:{2},邮件发送成功";
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());
}
}
测试
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Mail mail = new Mail();
//要求1： 需要打印的信息
mail.setContent("初始化模板");
for (int i = 0; i < 10; i++) {
mail.setName("姓名" + i);
mail.setEmailAddress("姓名" + i + "@test.com");
mail.setContent("恭喜您，本次活动中奖");
MailUtil.sendMail(mail);
}
//要求2： 必须要在邮件发送完毕后打印
MailUtil.saveOriginMailRecord(mail);
}
}
结果
创建Mail
向姓名0用户,邮件地址:姓名0@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
向姓名1用户,邮件地址:姓名1@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
向姓名2用户,邮件地址:姓名2@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
向姓名3用户,邮件地址:姓名3@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
向姓名4用户,邮件地址:姓名4@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
向姓名5用户,邮件地址:姓名5@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
向姓名6用户,邮件地址:姓名6@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
向姓名7用户,邮件地址:姓名7@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
向姓名8用户,邮件地址:姓名8@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
向姓名9用户,邮件地址:姓名9@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
存储originMail记录,originMail恭喜您，本次活动中奖并没有打印出我们想要的信息，而是打印出了最终的信息
如果我们默认Mail创建很复杂，且会消耗大量性能，循环过程中会出现大量的类。而原型模式是在内存中进行二进制流的拷贝，肯定比直接new一个对象性能好很多
原型模式修改
修改Mail类
public class Mail implements Cloneable{
private String name;
private String emailAddress;
private String content;
public Mail() {
System.out.println("创建Mail");
}
// get set ...
@Override
protected Mail clone() throws CloneNotSupportedException {
System.out.println("clone mail object");
return (Mail) super.clone();
}
}
修改测试
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++) {
// 修改为克隆模式
Mail mailTemp = mail.clone();
mailTemp.setName("姓名" + i);
mailTemp.setEmailAddress("姓名" + i + "@test.com");
mailTemp.setContent("恭喜您，本次活动中奖");
MailUtil.sendMail(mailTemp);
}
MailUtil.saveOriginMailRecord(mail);
}
}
结果
创建Mail
clone mail object
向姓名0用户,邮件地址:姓名0@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
clone mail object
向姓名1用户,邮件地址:姓名1@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
clone mail object
向姓名2用户,邮件地址:姓名2@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
clone mail object
向姓名3用户,邮件地址:姓名3@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
clone mail object
向姓名4用户,邮件地址:姓名4@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
clone mail object
向姓名5用户,邮件地址:姓名5@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
clone mail object
向姓名6用户,邮件地址:姓名6@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
clone mail object
向姓名7用户,邮件地址:姓名7@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
clone mail object
向姓名8用户,邮件地址:姓名8@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
clone mail object
向姓名9用户,邮件地址:姓名9@test.com,邮件内容:恭喜您，本次活动中奖,邮件发送成功
存储originMail记录,originMail初始化模板关于深克隆和浅克隆
代码
public class Pig implements Cloneable {
private String name;
private Date birthday;
public Pig(String name, Date birthday) {
this.name = name;
this.birthday = birthday;
}
// get set
@Override
public String toString() {
return "Pig{" +
"name='" + name + '\'' +
", birthday=" + birthday +
'}' + super.toString();
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Date birthday = new Date(0L);
Pig pig1 = new Pig("佩奇1", birthday);
Pig pig2 = (Pig) pig1.clone();
System.out.println(pig1);
System.out.println(pig2);
}
}
结果
Pig{name='佩奇1', birthday=Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970}com.design.pattern.creational.prototype.clone.Pig@2503dbd3
Pig{name='佩奇1', birthday=Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970}com.design.pattern.creational.prototype.clone.Pig@4b67cf4d打印出了相同的结果，但是hashcode值是不一样的。接着我们修改测试类
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Date birthday = new Date(0L);
Pig pig1 = new Pig("佩奇1", birthday);
Pig pig2 = (Pig) pig1.clone();
System.out.println(pig1);
System.out.println(pig2);
pig1.getBirthday().setTime(66666666L);
System.out.println(pig1);
System.out.println(pig2);
}
将pig1的生日修改，然后再次打印两个对象，我们想要的结果应该是只有pig1的生日被修改，pig2不变
Pig{name='佩奇1', birthday=Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970}com.design.pattern.creational.prototype.clone.Pig@2503dbd3
Pig{name='佩奇1', birthday=Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970}com.design.pattern.creational.prototype.clone.Pig@4b67cf4d
Pig{name='佩奇1', birthday=Fri Jan 02 02:31:06 CST 1970}com.design.pattern.creational.prototype.clone.Pig@2503dbd3
Pig{name='佩奇1', birthday=Fri Jan 02 02:31:06 CST 1970}com.design.pattern.creational.prototype.clone.Pig@4b67cf4dpig1的修改生效了，但是pig2也被修改了。代码中。已经生成了两个不同的对象，但是同样被影响，这样就跟预期不同了。
接下来使用debug
debug发现，对象是不同的对象，605和606，但是时间是同一个时间604，所以修改一个对象的时候，拷贝出来的对象也会被修改。这就是默认的实现方式 浅克隆。
如果需要深克隆，则需要修改Pig类
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Pig pig = (Pig) super.clone();
// 深克隆
pig.birthday = (Date) pig.birthday.clone();
return pig;
}
再次debug
debug发现，对象是不同的对象，605和606，时间也变成了不同的对象604，613
结果
Pig{name='佩奇1', birthday=Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970}com.honor.design.pattern.creational.prototype.clone.Pig@6979e8cb
Pig{name='佩奇1', birthday=Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970}com.honor.design.pattern.creational.prototype.clone.Pig@763d9750
Pig{name='佩奇1', birthday=Fri Jan 02 02:31:06 CST 1970}com.honor.design.pattern.creational.prototype.clone.Pig@6979e8cb
Pig{name='佩奇1', birthday=Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970}com.honor.design.pattern.creational.prototype.clone.Pig@763d9750
结果也变得符合预期了。
克隆破坏单例
单例类
public class HungrySingleton implements Serializable ,Cloneable{
private final static HungrySingleton hungrySingleton;
static {
hungrySingleton = new HungrySingleton();
}
private HungrySingleton() {
if (hungrySingleton != null) {
throw new RuntimeException("单例构造器禁止反射调用");
}
}
public static HungrySingleton getInstance() {
return hungrySingleton;
}
private Object readResolve() {
return hungrySingleton;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
测试
public class Test {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
HungrySingleton hungrySingleton = HungrySingleton.getInstance();
Method method = hungrySingleton.getClass().getDeclaredMethod("clone");
method.setAccessible(true);
HungrySingleton clone = (HungrySingleton) method.invoke(hungrySingleton);
System.out.println(hungrySingleton);
System.out.println(clone);
}
}
结果
com.honor.design.pattern.creational.singleton.HungrySingleton@135fbaa4
com.honor.design.pattern.creational.singleton.HungrySingleton@45ee12a7可以看出结果是两个不同的对象，单例模式被破坏。
- 解决办法1：单例模式约定不实现Cloneable接口
- 解决方法2：clone方法返回getInstance()
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return getInstance();
}结果
com.honor.design.pattern.creational.singleton.HungrySingleton@135fbaa4
com.honor.design.pattern.creational.singleton.HungrySingleton@45ee12a7