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1. 广告邮件推送

现在大部分系统都有「发送邮件」的功能，系统可以通过邮件的方式给客户发送一些通知、消息提醒、广告推送的邮件。其中，「广告邮件」比较特殊，它的邮件内容都是一样的，唯一不同的目标邮箱，而且它需要短时间大批量的发送，对发送的性能要求比较高。

我们试着用Java代码来描述邮件类，如下：

@Setter
public class Mail{
	private String target;//目标邮箱
	private String content;//邮件内容
	private String tail;//公司落款

	// 发送
	public void send(){
		System.out.println("target:" + target + ",content:" + content);
	}
}

客户端调用：

Mail mail = new Mail();
// 广告的内容都是一样的，一般都是从数据库查询获得
mail.setContent("AirPods Pro发布，主动降噪，声声入耳更沉浸。");
// 落款也都是一样的
mail.setTail("Apple");
// 批量发送
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        mail.setTarget(i + "@qq.com");
        mail.send();
}
输出：
target:995@qq.com,content:AirPods Pro发布，主动降噪，声声入耳更沉浸。
......

功能是实现了，但是有一个问题，邮件的发送是单线程的，假设一封邮件发送的时间是50ms，发送一百万封邮件需要将近14个小时，这显然是不能接收的，必须采用多线程并行发送。

// 开启16个线程并发推送
for (int i = 0; i < 16; i++) {
        new Thread(()->{
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                        mail.setTarget(j + "@qq.com");
                        mail.send();
                }
        }).start();
}

修改客户端代码如上，运行，很快你就会发现，有的用户没受到邮件，有的用户却收到多封邮件了，这是怎么回事？mail对象线程不安全了，target是共享变量，多个线程在修改它。再修改，线程内创建Mail对象：

new Thread(()->{
        // 线程内创建对象，方法栈私有，安全。
        Mail mail = new Mail();
        // 广告的内容都是一样的，一般都是从数据库查询获得
        mail.setContent("AirPods Pro发布，主动降噪，声声入耳更沉浸。");
        // 落款也都是一样的
        mail.setTail("Apple");
        for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                mail.setTarget(j + "@qq.com");
                mail.send();
        }
}).start();

这下终于线程安全了，但是仔细分析一下程序，邮件的内容和落款都是一样的，为什么要重复执行一百万次呢？为什么每次都要生成一个空对象呢？能不能从一个已有的对象中直接克隆一份，然后只设置一些个性化的属性呢？

可以，当然可以了，原型模式应运而生。

JDK的Object提供了一个clone()方法：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

它是被保护的本地方法，clone()方法不能直接调用，需要类实现java.lang.Cloneable接口，Cloneable是一个标记接口，实现它代表类是允许被克隆的。实现Cloneable接口后，还需要类重写clone()方法，Mail类修改如下：

@Setter
public class Mail implements Cloneable{
        // 省略部分代码

	@Override
	protected Mail clone(){
	    return (Mail) super.clone();
	}
}

OK，现在客户端可以非常方便的调用clone()方法来获得一个Mail对象：

Mail mail = new Mail();
mail.setContent("AirPods Pro发布，主动降噪，声声入耳更沉浸。");
mail.setTail("Apple");
Mail clone = mail.clone();
clone.setTarget(j + "@qq.com");
clone.send();

clone()是从一个已有的对象中克隆出来的新对象，因此不存在线程安全问题，且会保留已有对象的所有属性，而且因为是基于内存的直接拷贝，构造函数不会执行，性能上也会比使用new关键字直接创建会好一些。

简单吧，这就是原型模式！

2. 原型模式的定义

用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。

在这里插入图片描述

原型模式通用类图

原型模式的核心就是一个clone()方法，它允许客户端无需生成一个新的空对象，而是从一个已有的对象中克隆出一个一模一样的新对象，只需设置一些自定义的属性即可快速使用。

3. 原型模式的优点

性能很好，Java的clone()是基于内存二进制流的拷贝，性能要比new创建对象好。
避免构造函数的约束，clone()产生的对象不会执行构造函数。
避免对象的复杂构建过程，clone()可以基于一个已有的复杂对象进行克隆，避免了复杂的构建过程。

4. 原型模式的使用场景

当一个类的构建需要消耗大量资源时（如查询数据库，读取文件等），使用原型模式可以进行资源优化。
同一个对象会有多个修改者时，使用原型模式构建新对象，避免数据错乱。
需要优化创建对象的性能。

5. 原型模式的扩展

5.1 构造函数不会执行

调用clone()创建对象时，类的构造函数是不会被执行的，这一点经常被Java开发者忽略。原因是调用clone()方法时，JVM会重新分配一块内存，然后将原有对象的内存二进制流直接拷贝到新的内存区域，因此构造函数没有被执行也是可以说得通的。

5.2 浅拷贝和深拷贝

JDK的clone()是浅拷贝实现，对于引用类型，拷贝的只是对象引用的内存地址，对象A修改引用对象的属性后，对象B也会受到影响，这一点需要特别注意。如果要实现深拷贝，需要开发人员自己去实现，一般做法是将依赖的引用类也挨个重写clone()方法，依次调用引用对象的clone()方法来拷贝引用类型对象并赋值给外层对象。

6. 总结

原型模式是23种设计模式中最简单的模式之一，它的简单程度和单例模式有的一拼。核心是类实现的clone()方法，它允许对象基于自身克隆出一个一模一样的新对象，JDK本身就支持原型模式，因此Java开发者可以直接拿来使用。

原型模式-广告邮件推送