淺析Java設計模式編程中的單例模式和簡單工廠模式

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關鍵字:Java、單例模式、簡單工廠模式、設計模式

單例模式
動機
有時候只有一個類的實例是很重要的。比如,一個系統應該只有一個窗口管理實例。

單例模式是最簡單設計模式:類負責實例化自己,確保只有一個實例,并且提供一個訪問這個實例的入口。

目的
1. 確保只有一個實例被創建。
2. 提供訪問這個實例的入口。

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使用final確保被創建一次,private的構造函數確保不被實例化。public的getInstance方法確保外部能夠訪問。下面是餓漢模式:

public class Singleton { 
  private static final Singleton instance = new Singleton(); 
  
  private Singleton() {} 
  
  public static Singleton getInstance() { 
    return instance; 
  } 
} 


懶漢模式:

public class SingletonDemo { 
    private static volatile SingletonDemo instance = null; 
  
    private SingletonDemo() {    } 
  
    public static SingletonDemo getInstance() { 
        if (instance == null) { 
            synchronized (SingletonDemo .class){ 
                if (instance == null) { 
                    instance = new SingletonDemo (); 
                } 
           } 
        } 
        return instance; 
    } 
} 


適用場景和實例
1. Logger類,防止每次打印log的使用都創建一個Logger實例。
2. 控制類,一般整個系統都只有一個控制實例。

具體問題和實現
1. 線程安全,健壯的單例模式應該是線程安全的。
2. 懶漢模式使用了雙重鎖機制。
3. 餓漢模式使用靜態變量,在程序加載時就實例化,保證了只有一個實例。
4. 抽象工廠和工廠方法通常被設計成單例模式,以保證只有一個工廠。
5. 使用序列化和反序列化時,會有多個實例被創建,使用readResolve函數避免這個情況,不過最好是不要使用序列化。

   public class Singleton implements Serializable { 
... 
 
// This method is called immediately after an object of this class is deserialized. 
// This method returns the singleton instance. 
protected Object readResolve() { 
  return getInstance(); 
} 
} 


關鍵點
1. 在多線程的程序中,要注意數據的同步。
2. 序列化時要使用readResolve方法返回實例,避免多個對象被創建。
3. 如果被多個類加載器加載時,會有多個實例被創建。


簡單工廠模式
動機
簡單工廠模式是抽象工廠和工廠方法的基礎和初步實現。

目的
1. 不向客戶透露對象實例化的細節。
2. 通過通用接口創建對象。

實現

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實現非常簡單:
1. Client需要Product時,不使用new來創建,而是提供 Product 描述給Factory,讓 Factory 提供一個新的 Product 。
2. Factory實例化一個Product給Client。
3. Client使用抽象Product,而不關心Product的具體實現。

實例
1. 繪制形狀的繪圖程序。形狀就是Product接口,三角形這些是Concrete Product,我們可以創建一個工廠,然后根據客戶的描述創建對于的產品。不過添加新的形狀時,我們需要修改工廠類。

具體問題和實現
1. 添加新產品時,需要修改工廠。

public class ProductFactory{ 
  public Product createProduct(String ProductID){ 
    if (id==ID1) 
      return new OneProduct(); 
    if (id==ID2)  
      return new AnotherProduct(); 
    ... // so on for the other Ids 
     
    return null; //if the id doesn't have any of the expected values 
  } 
  ... 
} 

一般我們通過if語句判斷產品描述,并實例化不同的產品,有新的產品時,我們需要增加新的判斷。通過抽象工廠模式可以解決這個問題。

總結
1. 當你確實需要工廠模式時才使用,不然只是增加程序的復雜度,比如多種對象有相似的基本類型時,可以考慮使用簡單工廠模式來統一創建對象。
2. 簡單工廠有比較多的判斷分支語句,違反了開閉原則的對修改關閉的原則,所以,明智的做法是,對一些固定和簡單程序使用簡單工廠模式,對一些復雜和需要經常擴展的程序,使用抽象工廠模式或者工廠方法模式。

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