今天我們來講原型模式，這個模式的簡單程度是僅次于單例模式和迭代器模式，非常簡單，但是要使用好這個模式還有很多注意事項。我們通過一個例子來解釋一下什么是原型模式。

        現(xiàn)在電子賬單越來越流行了，比如你的信用卡，到月初的時候銀行就會發(fā)一份電子郵件到你郵箱中，說你這個月消費(fèi)了多少，什么時候消費(fèi)的，積分是多少等等，這個是每個月發(fā)一次，但是還有一種也是銀行發(fā)的郵件你肯定有印象：廣告信，現(xiàn)在各大銀行的信用卡部門都在拉攏客戶，電子郵件是一種廉價、快捷的通訊方式，你用紙質(zhì)的廣告信那個費(fèi)用多高呀，比如我今天推出一個信用卡刷卡抽獎活動，通過電子賬單系統(tǒng)可以一個晚上發(fā)送給600 萬客戶，為什么要用電子賬單系統(tǒng)呢？直接找個發(fā)垃圾郵件不就解決問題了嗎？是個好主意，但是這個方案在金融行業(yè)是行不通的，銀行發(fā)這種郵件是有要求的，一是一般銀行都要求個性化服務(wù)，發(fā)過去的郵件上總有一些個人信息吧，比如“XX 先生”，“XX 女士”等等，二是郵件的到達(dá)率有一定的要求，由于大批量的發(fā)送郵件會被接收方郵件服務(wù)器誤認(rèn)是垃圾郵件，因此在郵件頭要增加一些偽造數(shù)據(jù)，以規(guī)避被反垃圾郵件引擎誤認(rèn)為是垃圾郵件；從這兩方面考慮廣告信的發(fā)送也是電子賬單系統(tǒng)（電子賬單系統(tǒng)一般包括：賬單分析、賬單生成器、廣告信管理、發(fā)送隊列管理、發(fā)送機(jī)、退信處理、報表管理等）的一個子功能，我們今天就來考慮一下廣告信這個模塊是怎么開發(fā)的。那既然是廣告信，肯定需要一個模版，然后再從數(shù)據(jù)庫中把客戶的信息一個一個的取出，放到模版中生成一份完整的郵件，然后扔給發(fā)送機(jī)進(jìn)行發(fā)送處理，我們來看類圖：

       在類圖中AdvTemplate 是廣告信的模板，一般都是從數(shù)據(jù)庫取出，生成一個BO 或者是DTO，我們這里使用一個靜態(tài)的值來做代表；Mail 類是一封郵件類，發(fā)送機(jī)發(fā)送的就是這個類，我們先來看看我們的程序：

package Test;public class AdvTemplate {	// 廣告信名稱	PRivate String advSubject = "XX銀行國慶信用卡抽獎活動";	// 廣告信內(nèi)容	private String advContext = "國慶抽獎活動通知：只要刷卡就送你1百萬！....";	// 取得廣告信的名稱	public String getAdvSubject() {		return this.advSubject;	}	// 取得廣告信的內(nèi)容	public String getAdvContext() {		return this.advContext;	}}我們再來看郵件類：
package Test;public class Mail {	// 收件人	private String receiver;	// 郵件名稱	private String subject;	// 稱謂	private String appellation;	// 郵件內(nèi)容	private String contxt;	// 郵件的尾部，一般都是加上“XXX版權(quán)所有”等信息	private String tail;	// 構(gòu)造函數(shù)	public Mail(AdvTemplate advTemplate) {		this.contxt = advTemplate.getAdvContext();		this.subject = advTemplate.getAdvSubject();	}	// 以下為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;	}}    Mail 就是一個業(yè)務(wù)對象，我們再來看業(yè)務(wù)場景類是怎么調(diào)用的：
package Test;import java.util.Random;public class Client {	// 發(fā)送賬單的數(shù)量，這個值是從數(shù)據(jù)庫中獲得	private static int MAX_COUNT = 6;	public static void main(String[] args) {		// 模擬發(fā)送郵件		int i = 0;		// 把模板定義出來，這個是從數(shù)據(jù)庫中獲得		Mail mail = new Mail(new AdvTemplate());		mail.setTail("XX銀行版權(quán)所有");		while (i < MAX_COUNT) {			// 以下是每封郵件不同的地方			mail.setAppellation(getRandString(5) + " 先生（女士）");			mail.setReceiver(getRandString(5) + "@" + getRandString(8) + ".com");			// 然后發(fā)送郵件			sendMail(mail);			i++;		}	}	// 發(fā)送郵件	public static void sendMail(Mail mail) {		System.out.println("標(biāo)題：" + mail.getSubject() + "/t收件人"				+ mail.getReceiver() + "/t....發(fā)送成功！");	}	// 獲得指定長度的隨機(jī)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();	}}
運(yùn)行結(jié)果如下：
       由于是隨機(jī)數(shù)，每次運(yùn)行都由所差異，不管怎么樣，我們這個電子賬單發(fā)送程序時寫出來了，也能發(fā)送出來了，我們再來仔細(xì)的想想，這個程序是否有問題？你看，你這是一個線程在運(yùn)行，也就是你發(fā)送是單線程的，那按照一封郵件發(fā)出去需要0.02 秒（夠小了，你還要到數(shù)據(jù)庫中取數(shù)據(jù)呢），600 萬封郵件需要…我算算（掰指頭計算中…），恩，是33 個小時，也就是一個整天都發(fā)送不完畢，今天發(fā)送不完畢，明天的賬單又產(chǎn)生了，積累積累，激起甲方人員一堆抱怨，那怎么辦？.
       好辦，把sendMail 修改為多線程，但是你只把sendMail 修改為多線程還是有問題的呀，你看哦，產(chǎn)生第一封郵件對象，放到線程1 中運(yùn)行，還沒有發(fā)送出去；線程2 呢也也啟動了，直接就把郵件對象mail的收件人地址和稱謂修改掉了，線程不安全了，好了，說到這里，你會說這有N 多種解決辦法，我們不多說，我們今天就說一種，使用原型模式來解決這個問題，使用對象的拷貝功能來解決這個問題，類圖稍作修改，如下圖：
增加了一個Cloneable 接口， Mail 實現(xiàn)了這個接口，在Mail 類中重寫了clone()方法，我們來看Mail類的改變：
package Test;public class Mail implements Cloneable{	//收件人	private String receiver;	//郵件名稱	private String subject;	//稱謂	private String appellation;	//郵件內(nèi)容	private String contxt;	//郵件的尾部，一般都是加上“XXX版權(quán)所有”等信息	private String tail;	//構(gòu)造函數(shù)	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;	}	//以下為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;	}}      就黃色體部分做了修改，大家可能看著這個類有點(diǎn)奇怪，先保留你的好奇，我們繼續(xù)講下去，我會給你解答的，看Client 類的改變：
package Test;import java.util.Random;public class Client {	// 發(fā)送賬單的數(shù)量，這個值是從數(shù)據(jù)庫中獲得	private static int MAX_COUNT = 6;	public static void main(String[] args) {		// 模擬發(fā)送郵件		int i = 0;		// 把模板定義出來，這個是從數(shù)據(jù)中獲得		Mail mail = new Mail(new AdvTemplate());		mail.setTail("XX銀行版權(quán)所有");		while (i < MAX_COUNT) {			// 以下是每封郵件不同的地方			Mail cloneMail = mail.clone();			cloneMail.setAppellation(getRandString(5) + " 先生（女士）");			cloneMail.setReceiver(getRandString(5) + "@" + getRandString(8)					+ ".com");			// 然后發(fā)送郵件			sendMail(cloneMail);			i++;		}	}}
       運(yùn)行結(jié)果不變，一樣完成了電子廣告信的發(fā)送功能，而且sendMail 即使是多線程也沒有關(guān)系，看到mail.clone()這個方法了嗎？把對象拷貝一份，產(chǎn)生一個新的對象，和原有對象一樣，然后再修改細(xì)節(jié)的數(shù)據(jù)，如設(shè)置稱謂，設(shè)置收件人地址等等。這種不通過new 關(guān)鍵字來產(chǎn)生一個對象，而是通過對象拷貝來實現(xiàn)的模式就叫做原型模式，其通用類圖如下：
       這個模式的核心是一個clone 方法，通過這個方法進(jìn)行對象的拷貝，Java 提供了一個Cloneable 接口來標(biāo)示這個對象是可拷貝的，為什么說是“標(biāo)示”呢？翻開JDK 的幫助看看Cloneable 是一個方法都沒有的，這個接口只是一個標(biāo)記作用，在JVM 中具有這個標(biāo)記的對象才有可能被拷貝，那怎么才能從“有可能被拷貝”轉(zhuǎn)換為“可以被拷貝”呢？方法是覆蓋clone()方法，是的，你沒有看錯是重寫clone()方法，看看我們上面Mail 類：
              @Override           public Mail clone(){   }
      在 clone()方法上增加了一個注解@Override，沒有繼承一個類為什么可以重寫呢？在Java 中所有類的老祖宗是誰？對嘛，Object 類，每個類默認(rèn)都是繼承了這個類，所以這個用上重寫是非常正確的。原型模式雖然很簡單，但是在Java 中使用原型模式也就是clone 方法還是有一些注意事項的，我們通過幾個例子一個一個解說（如果你對Java 不是很感冒的話，可以跳開以下部分）。對象拷貝時，類的構(gòu)造函數(shù)是不會被執(zhí)行的。一個實現(xiàn)了Cloneable 并重寫了clone 方法的類A,有一個無參構(gòu)造或有參構(gòu)造B，通過new 關(guān)鍵字產(chǎn)生了一個對象S，再然后通過S.clone()方式產(chǎn)生了一個新的對象T，那么在對象拷貝時構(gòu)造函數(shù)B 是不會被執(zhí)行的，我們來寫一小段程序來說明這個問題：
package Test;public class Thing implements Cloneable {	public Thing() {		System.out.println("構(gòu)造函數(shù)被執(zhí)行了...");	}	@Override	public Thing clone() {		Thing thing = null;		try {			thing = (Thing) super.clone();		} catch (CloneNotSupportedException e) {			e.printStackTrace();		}		return thing;	}}
   然后我們再來寫一個Client 類，進(jìn)行對象的拷貝：
package Test;public class Client1 {	public static void main(String[] args) {		// 產(chǎn)生一個對象		Thing thing = new Thing();		// 拷貝一個對象		Thing cloneThing = thing.clone();	}}運(yùn)行結(jié)果如下：
       對象拷貝時確實構(gòu)造函數(shù)沒有被執(zhí)行，這個從原理來講也是可以講得通的，Object 類的clone 方法的原理是從內(nèi)存中（具體的說就是堆內(nèi)存）以二進(jìn)制流的方式進(jìn)行拷貝，重新分配一個內(nèi)存塊，那構(gòu)造函數(shù)沒有被執(zhí)行也是非常正常的了。
  淺拷貝和深拷貝問題。在解釋什么是淺拷貝什么是拷貝前，我們先來看個例子：
package Test;public class Thing implements Cloneable {	// 定義一個私有變量	private ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();	@Override	public Thing clone() {		Thing thing = null;		try {			thing = (Thing) super.clone();		} catch (CloneNotSupportedException e) {			e.printStackTrace();		}		return thing;	}	// 設(shè)置HashMap的值	public void setValue(String value) {		this.arrayList.add(value);	}	// 取得arrayList的值	public ArrayList<String> getValue() {		return this.arrayList;	}}     在Thing 類中增加一個私有變量arrayLis，類型為ArrayList,然后通過setValue 和getValue 分別進(jìn)行設(shè)置和取值，我們來看場景類：
package Test;import java.util.Random;public class Client {	public static void main(String[] args) {		// 產(chǎn)生一個對象		Thing thing = new Thing();		// 設(shè)置一個值		thing.setValue("張三");		// 拷貝一個對象		Thing cloneThing = thing.clone();		cloneThing.setValue("李四");		System.out.println(thing.getValue());	}}
大家猜想一下運(yùn)行結(jié)果應(yīng)該是什么？是就一個“張三”嗎？運(yùn)行結(jié)果如下：
      怎么會有李四呢？是因為Java 做了一個偷懶的拷貝動作，Object 類提供的方法clone 只是拷貝本對象，其對象內(nèi)部的數(shù)組、引用對象等都不拷貝，還是指向原生對象的內(nèi)部元素地址，這種拷貝就叫做淺拷貝，確實是非常淺，兩個對象共享了一個私有變量，你改我改大家都能改，是一個種非常不安全的方式，在實際項目中使用還是比較少的。你可能會比較奇怪，為什么在Mail 那個類中就可以使用使用String 類型，而不會產(chǎn)生由淺拷貝帶來的問題呢？內(nèi)部的數(shù)組和引用對象才不拷貝，其他的原始類型比如int,long,String(Java 就希望你把String 認(rèn)為是基本類型，String 是沒有clone 方法的)等都會被拷貝的。
淺拷貝是有風(fēng)險的，那怎么才能深入的拷貝呢？我們修改一下我們的程序：
package Test;	public class Thing implements Cloneable{		//定義一個私有變量		private ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();		@Override		public Thing clone(){		Thing thing=null;		try {		thing = (Thing)super.clone();		thing.arrayList = (ArrayList<String>)this.arrayList.clone();		} catch (CloneNotSupportedException e) {		e.printStackTrace();		}		return thing;		}		}}
僅僅增加了黃色部分，Client 類沒有任何改變，運(yùn)行結(jié)果如下：
     這個實現(xiàn)了完全的拷貝，兩個對象之間沒有任何的瓜葛了，你修改你的，我修改我的，不相互影響，這種拷貝就叫做深拷貝，深拷貝還有一種實現(xiàn)方式就是通過自己寫二進(jìn)制流來操作對象，然后實現(xiàn)對象的深拷貝，這個大家有時間自己實現(xiàn)一下。
     深拷貝和淺拷貝建議不要混合使用，一個類中某些引用使用深拷貝某些引用使用淺拷貝，這是一種非常差的設(shè)計，特別是是在涉及到類的繼承，父類有幾個引用的情況就非常的復(fù)雜，建議的方案深拷貝和淺拷貝分開實現(xiàn)。
Clone 與final 兩對冤家。對象的clone 與對象內(nèi)的final 屬性是由沖突的，我們舉例來說明這個問題:
package Test;	public class Thing implements Cloneable {		// 定義一個私有變量		private final ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();		@Override		public Thing clone() {			Thing thing = null;			try {				thing = (Thing) super.clone();				this.arrayList = (ArrayList<String>) this.arrayList.clone();			} catch (CloneNotSupportedException e) {				e.printStackTrace();			}			return thing;		}	}}
       黃色的部分僅僅增加了一個final 關(guān)鍵字，然后編譯器就報灰色的部分錯誤，正常呀，final 類型你還想重寫設(shè)值呀！完蛋了，你要實現(xiàn)深拷貝的夢想在final 關(guān)鍵字的威脅下破滅了,路總是有的，我們來想想怎么修改這個方法：刪除掉final 關(guān)鍵字，這是最便捷最安全最快速的方式，你要使用clone 方法就在類的成員變量上不要增加final 關(guān)鍵字。
        原型模式適合在什么場景使用？一是類初始化需要消化非常多的資源，這個資源包括數(shù)據(jù)、硬件資源等；二是通過new 產(chǎn)生一個對象需要非常繁瑣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備或訪問權(quán)限，則可以使用原型模式；三是一個對象需要提供給其他對象訪問，而且各個調(diào)用者可能都需要修改其值時，可以考慮使用原型模式拷貝多個對象供調(diào)用者使用。在實際項目中，原型模式很少單獨(dú)出現(xiàn)，一般是和工廠方法模式一起出現(xiàn)，通過clone的方法創(chuàng)建一個對象，然后由工廠方法提供給調(diào)用者。
     原型模式先產(chǎn)生出一個包含大量共有信息的類，然后可以拷貝出副本，修正細(xì)節(jié)信息，建立了一個完整的個性對象。不知道大家有沒有看過施瓦辛格演的《第六日》這個電影，電影的主線也就是一個人被復(fù)制，然后正本和副本對掐，我們今天講的原型模式也就是由一個正本可以創(chuàng)建多個副本的概念，可以這樣理解一個對象的產(chǎn)生可以不由零開始，直接從一個已經(jīng)具備一定雛形的對象克隆，然后再修改為一個生產(chǎn)需要的對象。也就是說，產(chǎn)生一個人，可以不從1 歲 長到2 歲，再3 歲…，也可以直接找一個人，從其身上獲得DNS，然后克隆一個，直接修改一下就是3 歲的了！，我們講的原型模式也就是這樣的功能，是緊跟時代潮流的。