Java模式设计之单例模式（一）：单例模式的要点
单例单例
显然单例模式的要点有三个；一是某各类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个事例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。在下面的对象图中，有一个"单例对象"，而"客户甲"、"客户乙" 和"客户丙"是单例对象的三个客户对象。可以看到，所有的客户对象共享一个单例对象。而且从单例对象到自身的连接线可以看出，单例对象持有对自己的引用。
资源管理
一些资源管理器常常设计成单例模式。
在计算机系统中，需要管理的资源包括软件外部资源，譬如每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干传真卡，但是只应该有一个软件负责管理传真卡，以避免出现两份传真作业同时传到传真卡中的情况。每台计算机可以有若干通信端口，系统应当集中管理这些通信端口，以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。
需要管理的资源包括软件内部资源，譬如，大多数的软件都有一个（甚至多个）属性（properties）文件存放系统配置。这样的系统应当由一个对象来管理一个属性文件。
需要管理的软件内部资源也包括譬如负责记录网站来访人数的部件，记录软件系统内部事件、出错信息的部件，或是对系统的表现进行检查的部件等。这些部件都必须集中管理，不可政出多头。
这些资源管理器构件必须只有一个实例，这是其一；它们必须自行初始化，这是其二；允许整个系统访问自己这是其三。因此，它们都满足单例模式的条件，是单例模式的应用。
一个例子：Windows 回收站
Windows 9x 以后的视窗系统中都有一个回收站，下图就显示了Windows 2000 的回收站。
在整个视窗系统中，回收站只能有一个实例，整个系统都使用这个惟一的实例，而且回收站自行提供自己的实例。因此，回收站是单例模式的应用。
双重检查成例
在本章最后的附录里研究了双重检查成例。双重检查成例与单例模式并无直接的关系，但是由于很多C 语言设计师在单例模式里面使用双重检查成例，所以这一做法也被很多Java 设计师所模仿。因此，本书在附录里提醒读者，双重检查成例在Java 语言里并不能成立，详情请见本章的附录。
单例模式的结构
单例模式有以下的特点：
.. 单例类只可有一个实例。
.. 单例类必须自己创建自己这惟一的实例。
.. 单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
虽然单例模式中的单例类被限定只能有一个实例，但是单例模式和单例类可以很容易被推广到任意且有限多个实例的情况，这时候称它为多例模式（Multiton Pattern）和多例类（Multiton Class），请见"专题：多例（Multiton ）模式与多语言支持"一章。单例类的简略类图如下所示。
由于Java 语言的特点，使得单例模式在Java 语言的实现上有自己的特点。这些特点主要表现在单例类如何将自己实例化上。
饿汉式单例类饿汉式单例类是在Java 语言里实现得最为简便的单例类，下面所示的类图描述了一个饿汉式单例类的典型实现。
从图中可以看出，此类已经自已将自己实例化。
代码清单1：饿汉式单例类
public class EagerSingleton
{
private static final EagerSingleton m_instance =
new EagerSingleton();
/**
* 私有的默认构造子
*/
private EagerSingleton() { }
/**
* 静态工厂方法
*/
public static EagerSingleton getInstance()
{
·224·Java 与模式
读者可以看出，在这个类被加载时，静态变量m_instance 会被初始化，此时类的私有构造子会被调用。这时候，单例类的惟一实例就被创建出来了。
Java 语言中单例类的一个最重要的特点是类的构造子是私有的，从而避免外界利用构造子直接创建出任意多的实例。值得指出的是，由于构造子是私有的，因此，此类不能被继承。
懒汉式单例类
与饿汉式单例类相同之处是，类的构造子是私有的。与饿汉式单例类不同的是，懒汉式单例类在第一次被引用时将自己实例化。如果加载器是静态的，那么在懒汉式单例类被加载时不会将自己实例化。如下图所示，类图中给出了一个典型的饿汉式单例类实现。
代码清单2：懒汉式单例类
package com.javapatterns.singleton.demos;
public class LazySingleton
{
private static LazySingleton
m_instance = null;
/**
* 私有的默认构造子，保证外界无法直接实例化
*/
private LazySingleton() { }
/**
* 静态工厂方法，返还此类的惟一实例
*/
synchronized public static LazySingleton
getInstance()
{
if (m_instance == null)
{
m_instance = new LazySingleton();
}
return m_instance;
} }
读者可能会注意到，在上面给出懒汉式单例类实现里对静态工厂方法使用了同步化，以处理多线程环境。有些设计师在这里建议使用所谓的"双重检查成例"。必须指出的是，"双重检查成例"不可以在Java 语言中使用。不十分熟悉的读者，可以看看后面给出的小节。
同样，由于构造子是私有的，因此，此类不能被继承。饿汉式单例类在自己被加载时就将自己实例化。即便加载器是静态的，在饿汉式单例类被加载时仍会将自己实例化。单从资源利用效率角度来讲，这个比懒汉式单例类稍差些。
从速度和反应时间角度来讲，则比懒汉式单例类稍好些。然而，懒汉式单例类在实例化时，必须处理好在多个线程同时首次引用此类时的访问限制问题，特别是当单例类作为资源控制器，在实例化时必然涉及资源初始化，而资源初始化很有可能耗费时间。这意味着出现多线程同时首次引用此类的机率变得较大。
饿汉式单例类可以在Java 语言内实现，但不易在C++ 内实现，因为静态初始化在C++ 里没有固定的顺序，因而静态的m_instance 变量的初始化与类的加载顺序没有保证，可能会出问题。这就是为什么GoF 在提出单例类的概念时，举的例子是懒汉式的。他们的书影响之大，以致Java 语言中单例类的例子也大多是懒汉式的。实际上，本书认为饿汉式单例类更符合Java 语言本身的特点。
登记式单例类
登记式单例类是GoF 为了克服饿汉式单例类及懒汉式单例类均不可继承的缺点而设计的。本书把他们的例子翻译为Java 语言，并将它自己实例化的方式从懒汉式改为饿汉式。只是它的子类实例化的方式只能是懒汉式的，这是无法改变的。如下图所示是登记式单例类的一个例子，图中的关系线表明，此类已将自己实例化。
代码清单3：登记式单例类
*/
protected RegSingleton() {}
/**
* 静态工厂方法，返还此类惟一的实例
*/
static public RegSingleton getInstance(String name)
{
if (name == null)
{
name = "com.javapatterns.singleton.demos.RegSingleton";
}
if (m_registry.get(name) == null)
{
try
{
m_registry.put( name，
Class.forName(name).newInstance() ) ;
}
catch(Exception e)
{
System.out.println("Error happened.");
}
}
return (RegSingleton) (m_registry.get(name) );
}
/**
* 一个示意性的商业方法
*/
public String about()
{
return "Hello，I am RegSingleton.";
}
}
它的子类RegSingletonChild 需要父类的帮助才能实例化。下图所示是登记式单例类子类的一个例子。图中的关系表明，此类是由父类将子类实例化的。
下面是子类的源代码。
代码清单4：登记式单例类的子类
import java.util.HashMap;
public class RegSingletonChild extends RegSingleton {
public RegSingletonChild() {}
/**
* 静态工厂方法
*/
static public RegSingletonChild getInstance()
{
return (RegSingletonChild)
RegSingleton.getInstance(
"com.javapatterns.singleton.demos.RegSingletonChild" ); }
/**
* 一个示意性的商业方法
*/
public String about()
{
return "Hello，I am RegSingletonChild.";
}
}
在GoF 原始的例子中，并没有getInstance() 方法，这样得到子类必须调用的getInstance(String name)方法并传入子类的名字，因此很不方便。本章在登记式单例类子类的例子里，加入了getInstance() 方法，这样做的好处是RegSingletonChild 可以通过这个方法，返还自已的实例。而这样做的缺点是，由于数据类型不同，无法在RegSingleton 提供这样一个方法。由于子类必须允许父类以构造子调用产生实例，因此，它的构造子必须是公开的。这样一来，就等于允许了以这样方式产生实例而不在父类的登记中。这是登记式单例类的一个缺点。
GoF 曾指出，由于父类的实例必须存在才可能有子类的实例，这在有些情况下是一个浪费。这是登记式单例类的另一个缺点。
Java模式设计之单例模式（二）使用单例模式的条件
使用单例模式有一个很重要的必要条件：
在一个系统要求一个类只有一个实例时才应当使用单例模式。反过来说，如果一个类可以有几个实例共存，那么就没有必要使用单例类。但是有经验的读者可能会看到很多不当地使用单例模式的例子，可见做到上面这一点并不容易，下面就是一些这样的情况。
例子一
问：我的一个系统需要一些"全程"变量。学习了单例模式后，我发现可以使用一个单例类盛放所有的"全程"变量。请问这样做对吗？
答：这样做是违背单例模式的用意的。单例模式只应当在有真正的"单一实例"的需求时才可使用。
一个设计得当的系统不应当有所谓的"全程"变量，这些变量应当放到它们所描述的实体所对应的类中去。将这些变量从它们所描述的实体类中抽出来，放到一个不相干的单例类中去，会使得这些变量产生错误的依赖关系和耦合关系。
例子二
问：我的一个系统需要管理与数据库的连接。学习了单例模式后，我发现可以使用一个单例类包装一个Connection对象，并在finalize()方法中关闭这个Connection 对象。这样的话，在这个单例类的实例没有被人引用时，这个finalize() 对象就会被调用，因此，Connection 对象就会被释放。这多妙啊。
答：这样做是不恰当的。除非有单一实例的需求，不然不要使用单例模式。在这里Connection 对象可以同时有几个实例共存，不需要是单一实例。
单例模式有很多的错误使用案例都与此例子相似，它们都是试图使用单例模式管理共享资源的生命周期，这是不恰当的。
单例类的状态
有状态的单例类
一个单例类可以是有状态的（stateful），一个有状态的单例对象一般也是可变（mutable）单例对象。有状态的可变的单例对象常常当做状态库（repositary）使用。比如一个单例对象可以持有一个int 类型的属性，用来给一个系统提供一个数值惟一的序列号码，作为某个贩卖系统的账单号码。当然，一个单例类可以持有一个聚集，从而允许存储多个状态
没有状态的单例类
另一方面，单例类也可以是没有状态的（stateless），仅用做提供工具性函数的对象。既然是为了提供工具性函数，也就没有必要创建多个实例，因此使用单例模式很合适。一个没有状态的单例类也就是不变（Immutable）单例类；关于不变模式，读者可以参见本书的"不变（Immutable ）模式"一章。
多个JVM 系统的分散式系统
EJB 容器有能力将一个EJB 的实例跨过几个JVM 调用。由于单例对象不是EJB，因此，单例类局限于某一个JVM 中。换言之，如果EJB 在跨过JV M 后仍然需要引用同一个单例类的话，这个单例类就会
在数个JVM 中被实例化，造成多个单例对象的实例出现。一个J2EE应用系统可能分布在数个JVM 中，这时候不一定需要EJB 就能造成多个单例类的实例出现在不同JVM 中的情况。
如果这个单例类是没有状态的，那么就没有问题。因为没有状态的对象是没有区别的。但是如果这个单例类是有状态的，那么问题就来了。举例来说，如果一个单例对象可以持有一个int 类型的属性，用来给一个系统提供一个数值惟一的序列号码，作为某个贩卖系统的账单号码的话，用户会看到同一个号码出现好几次。
在任何使用了EJB、RMI 和JINI 技术的分散式系统中，应当避免使用有状态的单例模式。
多个类加载器
同一个JVM 中会有多个类加载器，当两个类加载器同时加载同一个类时，会出现两个实例。在很多J2EE 服务器允许同一个服务器内有几个Servlet 引擎时，每一个引擎都有独立的类加载器，经有不同的类加载器加载的对象之间是绝缘的。
比如一个J2EE 系统所在的J2EE 服务器中有两个Servlet 引擎：一个作为内网给公司的网站管理人员使用；另一个给公司的外部客户使用。两者共享同一个数据库，两个系统都需要调用同一个单例类。如果这个单例类是有状态的单例类的话，那么内网和外网用户看到的单例对象的状态就会不同。除非系统有协调机制，不然在这种情况下应当尽量避免使用有状态的单例类。
Java模式设计之单例模式（三）：一个实用的例子：属性管理器
什么是属性文件
这里给出一个读取属性（properties）文件的单例类，作为单例模式的一个实用的例子。属性文件如同老式的视窗编程时的.ini 文件，用于存放系统的配置信息。配置信息在属性文件中以属性的方式存放，一个属性就是两个字符串组成的对子，其中一个字符串是键（key），另一个字符串是这个键的值（value）。
大多数的系统都有一些配置常量，这些常量如果是存储在程序内部的，那么每一次修改这些常量都需要重新编译程序。将这些常量放在配置文件中，系统通过访问这个配置文件取得配置常量，就可以通过修改配置文件而无需修改程序而达到更改系统配置的目的。系统也可以在配置文件中存储一些工作环境信息，这样在系统重启时，这些工作信息可以延续到下一个运行周期中。
假定需要读取的属性文件就在当前目录中，且文件名为singleton.properties 。这个文件中有如下的一些属性项。
代码清单5：属性文件内容
例如，node1.item1 就是一个键，而How 就是这个键所对应的值。
Java 属性类
Java 提供了一个工具类，称做属性类，可以用来完成Java 属性和属性文件的操作。这个属性类的继承关系可以从下面的类图中看清楚。
属性类提供了读取属性和设置属性的各种方法。其中读取属性的方法有：
.. contains(Object value) 、containsKey(Object key)：如果给定的参数或属性关键字在属性表中有定义，该方法返回True ，否则返回False。
.. getProperty(String key)、getProperty(String key, String default) ：根据给定的属性关键字获取关键字值。
.. list(PrintStream s) 、list(PrintWriter w) ：在输出流中输出属性表内容。
.. size()：返回当前属性表中定义的属性关键字个数。
设置属性的方法有：
.. put(Object key, Object value) ：向属性表中追加属性关键字和关键字的值。
.. remove(Object key)：从属性表中删除关键字。
从属性文件加载属性的方法为load(InputStream inStream)，可以从一个输入流中读入一个属性列，如果这个流是来自一个文件的话，这个方法就从文件中读入属性。
将属性存入属性文件的方法有几个，重要的一个是store(OutputStream out, String header) ，将当前的属性列写入一个输出流，如果这个输出流是导向一个文件的，那么这个方法就将属性流存入文件。
为什么需要使用单例模式
属性是系统的一种"资源"，应当避免有多余一个的对象读取特别是存储属性。此外，属性的读取可能会在很多地方发生，创建属性对象的地方应当在哪里不是很清楚。换言之，属性管理器应当自己创建自己的实例，并且自己向系统全程提供这一事例。因此，属性文件管理器应当是一个单例模式负责。
系统设计
系统的核心是一个属性管理器，也就是一个叫做ConfigManager 的类，这个类应当是一个单例类。因此，这个类应当有一个静态工厂方法，不妨叫做getInstance()，用于提供自己的实例。
为简单起见，本文在这里采取"饿汉"方式实现ConfigManager 。例子的类图如下所示。
本例子的源代码如下所示。
代码清单6：ConfigManager 的源代码
import java.util.Properties;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.File;
public class ConfigManager
{
/**
* 属性文件全名
*/
private static final String PFILE =
System.getProperty("user.dir")
+ File.Separator + "Singleton.properties";
/**
* 对应于属性文件的文件对象变量
*/
private File m_file = null;
/**
* 属性文件的最后修改日期
*/
private long m_lastModifiedTime = 0;
/**
* 属性文件所对应的属性对象变量
*/
private Properties m_props = null;
/**
* 本类可能存在的惟一的一个实例
*/
private static ConfigManager m_instance = ·234·Java 与模式
new ConfigManager();
/**
* 私有的构造子，用以保证外界无法直接实例化
*/
private ConfigManager()
{
m_file = new File(PFILE);
m_lastModifiedTime = m_https://www.doczj.com/doc/e516584872.html,stModified();
if(m_lastModifiedTime == 0)
{
System.err.println(PFILE +
" file does not exist!");
}
m_props = new Properties();
try
{
m_props.load(new FileInputStream(PFILE));
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 静态工厂方法
* @return 返还ConfigManager 类的单一实例
*/
synchronized public static ConfigManager
getInstance()
{
return m_instance;
}
/**
* 读取一特定的属性项
*
* @param name 属性项的项名
* @param defaultVal 属性项的默认值
* @return 属性项的值（如此项存在），默认值（如此项不存在）*/
final public Object getConfigItem(
String name，Object defaultVal)
{
long newTime = m_https://www.doczj.com/doc/e516584872.html,stModified();
// 检查属性文件是否被其他程序
// （多数情况是程序员手动）修改过
// 如果是，重新读取此文件
if(newTime == 0)
{
// 属性文件不存在
if(m_lastModifiedTime == 0)
{
System.err.println(PFILE
+ " file does not exist!");
}
else
{
System.err.println(PFILE
+ " file was deleted!!");
}
return defaultVal;
}
else if(newTime > m_lastModifiedTime)
{
// Get rid of the old properties
m_props.clear();
try
{
m_props.load(new FileInputStream(PFILE));
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
m_lastModifiedTime = newTime;
Object val = m_props.getProperty(name);
if( val == null )
{
return defaultVal;
}
else
{
return val;
}
}
}
在上面直接使用了一个局域的常量储存储属性文件的路径。在实际的系统中，读者可以采取更灵活的方式将属性文件的路径传入。
读者可以看到，这个管理器类有一个很有意思的功能，即在每一次调用时，检查属性文件是否已经被更新过。如果确实已经被更新过的话，管理器会自动重新加载属性文件，从而保证管理器的内容与属性文件的内容总是一致的。
怎样调用属性管理器
下面的源代码演示了怎样调用ConfigManager 来读取属性文件。
代码清单7：怎样调用ConfigManager 类以读取属性文件
BufferedReader reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("Type quit to quit");
do
{
System.out.print("Property item to read: ");
String line = reader.readLine();
if(line.equals("quit"))
{
break;
}
System.out.println(ConfigManager.getInstance()
.getConfigItem(line，"Not found."));
} while(true);
上面代码运行时的情况如下图所示。
感兴趣的读者可以参考阅读本书的"专题：XMLProperties 与适配器模式"一章，那里对使用Java 属性类和XML 文件格式做了有用的讨论。
Java 语言中的单例模式
Java 语言中就有很多的单例模式的应用实例，这里讨论比较有名的几个。
Java 的Runtime 对象
在Java 语言内部，https://www.doczj.com/doc/e516584872.html,ng.Runtime 对象就是一个使用单例模式的例子。在每一个Java 应用程序里面，都有惟一的一个Runtime 对象。通过这个Runtime 对象，应用程序可以与其运行环境发生相互作用。Runtime 类提供一个静态工厂方法getRuntime():：
通过调用此方法，可以获得Runtime 类惟一的一个实例：
Runtime 对象通常的用途包括：执行外部命令；返回现有内存即全部内存；运行垃圾收集器；加载动态库等。下面的例子演示了怎样使用Runtime 对象运行一个外部程序。
代码清单8：怎样使用Runtime 对象运行一个外部命令
上面的程序在运行时会打开notepad 程序。应当指出的是，在Windows 2000 的环境中，如果需要打开一个Word 文件，而又不想指明Word 软件安装的位置时，可以使用下面的做法：
在上面，被执行的命令是start MyDocument.doc ，开关E:ON 指定DOS 命令处理器允许命令扩展，而开关/C 指明后面跟随的字符串是命令，并在执行命令后关闭DOS 窗口，start 命令会开启一个单独的窗口执行所提供的命令。
Introspector 类
一般的应用程序可能永远也不会直接用到Introspector 类，但读者应该知道Introspector 是做什么的。Sun 提供了一个叫做BeanBox 的系统，允许动态地加载JavaBean ，并动态地修改其性质。BeanBox 在运行时的情况如下图所示。
在上面的图中显示了BeanBox 最重要的两个视窗，一个叫做BeanBox 视窗，另一个叫做性质视窗。
在上面的BeanBox 视窗中显示了一个Juggler Bean 被放置到视窗中的情况。相应的，在性质视窗中显示了Juggler Bean 的所有性质。所有的Java 集成环境都提供这种功能，这样的系统就叫做BeanBox 系统。
BeanBox 系统使用一种自省（Introspection ）过程来确定一个Bean 所输出的性质、事件和方法。这个自省机制是通过自省者类，也即java.util.Introspector 类实现的；这个机制是建立在Java 反射（Reflection）机制和命名规范的基础之上的。比如，Introspector 类可以确定Juggler Bean 所支持的所有的性质，这是因为Introspector 类可以得到所有的方法，然后将其中的取值和赋值方法以及它们的特征加以比较，从而得出结果。显然，在整个BeanBox 系统中只需要一个Introspector 对象，下面所示就是这个类的结构图。
可以看出，Introspector 类的构造子是私有的，一个静态工厂方法instantiate() 提供了Instrospector 类的惟一实例。换言之，这个类是单例模式的应用。
java.awt.Toolkit 类
Toolkit 类是一个非常有趣的单例模式的例子。Toolkit 使用单例模式创建所谓的Toolkit 的默认对象，并且确保这个默认实例在整个系统中是惟一的。Toolkit 类提供了一个静态的方法getDefaultToolkit() 来提供这个惟一的实例，这个方法相当于懒汉式的单例方法，因此整个方法都是同步化的。
代码清单9：getDefaultToolkit() 方法
Toolkit 类的类图如下所示。
其中性质defaultToolkit 实际上就是静态的getDefaultToolkit 类。有趣的是，由于Toolkit 是一个抽象类，因此其子类如果提供一个私有的构造子，那么其子类便是一个正常的单例类；而如果其子类作为具体实现提供一个公开的构造子，这时候这个具体子类便是" 不完全"的单例类。关于"不完全"的单例类的讨论请见本章后面的"专题：不完全的单例类"一节。
模版方法模式
同时，熟悉模版方法模式的读者可以看出，getDefaultToolkit() 方法实际上是一个模版方法。私有构造子是推迟到子类实现的剩余逻辑，根据子类对这个剩余逻辑的不同实现，子类就可以提供完全不同的行为。对Toolkit 的子类而言，私有构造子依赖于操作系统，不同的子类可以根据不同的操作系统而给出不同的逻辑，从而使Toolkit 的子类对不同的操作系统给出不同的行为。
javax.swing.TimerQueue 类
这是一个不完全的单例类，由于这个类是在Swing 的定时器类中使用的，因此我们将在后面介绍。
Java模式设计之单例模式（四）：不完全的单例类
什么是不完全的单例类
估计有些读者见过下面这样的“不完全”的单例类。
代码清单10：“不完全”单例类
上面的代码乍看起来是一个“懒汉”式单例类，仔细一看，发现有一个公开的构造子。由于外界可以使用构造子创建出任意多个此类的实例，这违背了单例类只能有一个（或有限个）实例的特性，因此这个类不是完全的单例类。这种情况有时会出现，比如javax.swing.TimerQueue 便是一例，关于这个类，请参见《Java与模式》一书中的“观察者模式与Swing 定时器” 一章。
造成这种情况出现的原因有以下几种可能：
（1）初学者的错误。许多初学者没有认识到单例类的构造子不能是公开的，因此犯下这个错误。有些初学Java 语言的学员甚至不知道一个Java 类的构造子可以不是公开的。在这种情况下，设计师可能会通过自我约束，也就是说不去调用构造子的办法，将这个不完全的单例类在使用中作为一个单例类使用。
在这种情况下，一个简单的矫正办法，就是将公开的构造子改为私有的构造子。
（2）当初出于考虑不周，将一个类设计成为单例类，后来发现此类应当有多于一个的实例。为了弥补错误，干脆将构造子改为公开的，以便在需要多于一个的实例时，可以随时调用构造子创建新的实例。要纠正这种情况较为困难，必须根据具体情况做出改进的决定。如果一个类在最初被设计成为单例类，但后来发现实际上此类应当有有限多个实例，这时候应当考虑是否将单例类改为多例类（Multiton）。
（3）设计师的Java 知识很好，而且也知道单例模式的正确使用方法，但是还是有意使用这种不完全的单例模式，因为他意在使用一种“改良”的单例模式。这时候，除去共有的构造子不符合单例模式的要求之外，这个类必须是很好的单例模式。
默认实例模式
有些设计师将这种不完全的单例模式叫做“默认实例模式”（Default Instance Pattern）。在所谓的“ 默认实例模式”里面，一个类提供静态的方法，如同单例模式一样，同时又提供一个公开的构造子，如同普通的类一样。
这样做的惟一好处是，这种模式允许客户端选择如何将类实例化：创建新的自己独有的实例，或者使用共享的实例。这样一来，由于没有任何的强制性措施，客户端的选择不一定是合理的选择。其结果是设计师往往不会花费时间在如何提供最好的选择上，而是不恰当地将这种选择交给客户端的程序员，这样必然会导致不理想的设计和欠考虑的实现。
相关模式
有一些模式可以使用单例模式，如抽象工厂模式可以使用单例模式，将具体工厂类设计成单例类；建造模式可以使用单例模式，将具体建造类设计成单例类。
多例（Multiton）模式
正如同本章所说的，单例模式的精神可以推广到多于一个实例的情况。这时候这种类叫做多例类，这
种模式叫做多例模式。单例类（左）和多例类（右）的类图如下所示。
关于多例模式，请见《Java与模式》一书中的“专题：多例（Multiton）模式与多语言支持”一章。
简单工厂（Simple Factory）模式
单例模式使用了简单工厂模式（又称为静态工厂方法模式）来提供自己的实例。在上面ConfigManager 例子的代码中，静态工厂方法getInstance() 就是静态工厂方法。在java.awt.Toolkit 类中，getDefaultToolkit() 方法就是静态工厂方法。简单工厂模式的简略类图如下所示。
本章讨论了单例模式的结构和实现方法。
单例模式是一个看上去很简单的模式，很多设计师最先学会的往往是单例模式。然而，随着Java 系统日益变得复杂化和分散化，单例模式的使用变得比过去困难。本书提醒读者在分散式的Java 系统中使用单例模式时，尽量不要使用有状态的。
问答题
1. 为什么不使用一个静态的“全程”原始变量，而要建一个类？一个静态的原始变量当然只能有一个值，自然而然不就是“单例”的吗？
2. 举例说明如何调用EagerSingleton 类。
3. 举例说明如何调用RegSingleton 类和RegSingletonChild 类。
4. 请问https://www.doczj.com/doc/e516584872.html,ng.Math 类和https://www.doczj.com/doc/e516584872.html,ng.StrictMath 类是否是单例模式？
5. 我们公司只购买了一个JDBC 驱动软件的单用户使用许可，可否使用单例模式管理通过JDBC 驱动软件连接的数据库？
问答题答案
1. 单例模式可以提供很复杂的逻辑，而一个原始变量不能自已初始化，不可能有继承的关系，没有内部结构。因此单例模式有很多优越之处。
在Java 语言里并没有真正的“全程”变量，一个变量必须属于某一个类或者某一个实例。而在复杂的程序当中，一个静态变量的初始化发生在哪里常常是一个不易确定的问题。当然，使用“全程”原始变量并没有什么错误，就好像选择使用Fortran 语言而非Java语言编程并不是一种对错的问题一样。
2. 几种单例类的使用方法如下。
代码清单11：几种单例类的使用方法
public static void main(String[] args)
{
//(1) Test eager
System.out.println( EagerSingleton.getInstance());
//(2) Test reg
System.out.println(
RegSingleton.getInstance(
"com.javapatterns.singleton.demos.RegSingleton").about());
System.out.println( RegSingleton.getInstance(null).about() );
System.out.println(
RegSingleton.getInstance(
"com.javapatterns.singleton.demos.RegSingletonChild").about());
System.out.println( RegSingletonChild.getInstance().about());
}
}
3. 见上题答案。
4. 它们都不是单例类。原因如下：
这两个类均有一个私有的构造子。但是这仅仅是单例模式的必要条件，而不是充分条件。回顾在本章开始提出的单例模式的三个特性可以看出，无论是Math 还是StrictMath 都没有为外界提供任何自身的实例。实际上，这两个类都是被设计来提供静态工厂方法和常量的，因此从来就不需要它们的实例，这才是它们的构造子是私有的原因。Math和StrictMath 类的类图如下所示。
5. 这样做是可行的，只是必须注意当使用在分散式系统中的时候，不一定能保证单例类实例的惟一性。附录：双重检查成例的研究
成例是一种代码层次上的模式，是在比设计模式的层次更具体的层次上的代码技巧。成例往往与编程语言密切相关。双重检查成例（Double Check Idiom ）是从C 语言移植过来的一种代码模式。在C 语言里，双重检查成例常常用在多线程环境中类的晚实例化（Late Instantiation）里。
本节之所以要介绍这个成例（严格来讲，是介绍为什么这个成例不成立），是因为有很多人认为双重检查成例可以使用在“懒汉”单例模式里面。
什么是双重检查成例
为了解释什么是双重检查成例，请首先看看下面没有使用任何线程安全考虑的错误例子。
从单线程的程序谈起
首先考虑一个单线程的版本。
代码清单13：没有使用任何线程安全措施的一个例子
这是一个错误的例子，详情请见下面的说明
写出这样的代码，本意显然是要保持在整个JVM 中只有一个Helper 的实例；因此，才会有if (helper == null) 的检查。非常明显的是，如果在多线程的环境中运行，上面的代码会有两个甚至两个以上的Helper 对象被创建出来，从而造成错误。
但是，想像一下在多线程环境中的情形就会发现，如果有两个线程A 和B 几乎同时到达if (helper == null)语句的外面的话，假设线程A 比线程B 早一点点，那么：
（1）A 会首先进入if (helper == null) 块的内部，并开始执行new Helper() 语句。此时，helper 变量仍然是null，直到线程A 的new Helper() 语句返回并给helper 变量赋值为止。
（2）但是，线程B 并不会在if (helper == null)语句的外面等待，因为此时helper == null 是成立的，它会马上进入if (helper == null)语句块的内部。这样，线程B 会不可避免地执行helper = new Helper();语句，从而创建出第二个实例来。
（3）线程A 的helper = new Helper();语句执行完毕后，helper 变量得到了真实的对象引用，(helper == null)不再为真。第三个线程不会再进入if (helper == null) 语句块的内部了。
（4）线程B 的helper = new Helper(); 语句也执行完毕后，helper 变量的值被覆盖。但是第一个Helper 对象被线程A 引用的事实不会改变。
这时，线程A 和B 各自拥有一个独立的Helper 对象，而这是错误的。
线程安全的版本
为了克服没有线程安全的缺点，下面给出一个线程安全的例子。
代码清单14：这是一个正确的答案
1、设计模式一般用来解决什么样的问题( a) A.同一问题的不同表相 B不同问题的同一表相 C.不同问题的不同表相 D.以上都不是 2、下列属于面向对象基本原则的是( c ) A.继承 B.封装 C.里氏代换 D都不是 3、Open-Close原则的含义是一个软件实体( a ) A.应当对扩展开放，对修改关闭. B.应当对修改开放，对扩展关闭 C.应当对继承开放，对修改关闭 D.以上都不对 4、当我们想创建一个具体的对象而又不希望指定具体的类时，可以使用（ a ）模式。 A.创建型 B.结构型 C行为型 D.以上都可以 5、要依赖于抽象，不要依赖于具体。即针对接口编程，不要针对实现编程,是( d )的表述 A.开-闭原则 B.接口隔离原则 C.里氏代换原则 D.依赖倒转原则 6、依据设计模式思想,程序开发中应优先使用的是( a )关系实现复用。 A, 委派 B.继承 C创建 D.以上都不对 复用方式：继承和组合聚合（组合委派） 7、设计模式的两大主题是( d ) A.系统的维护与开发 B 对象组合与类的继承 C.系统架构与系统开发 D.系统复用与系统扩展 8、单子模式中,两个基本要点( a b )和单子类自己提供单例 A .构造函数私有 B.唯一实例 C.静态工厂方法 D.以上都不对 9、下列模式中,属于行为模式的是( b ) A.工厂模式 B观察者 C适配器以上都是 10、“不要和陌生人说话” 是( d )原则的通俗表述 A.接口隔离 B.里氏代换 C.依赖倒转 D.迪米特：一个对象应对其他对象尽可能少的了解 11、构造者的的退化模式是通过合并（ c ）角色完成退化的。 A.抽象产品 B产品 C创建者 D使用者
软件设计模式（Java版）习题 第1章软件设计模式基础 1.1 软件设计模式概述 1.2 UML中的类图 1.3 面向对象的设计原则 一、名词解释 1.一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭，即在不修改源代码的基础上扩展 一个系统的行为。 2.一个对象应该只包含单一的职责，并且该职责被完整地封装在一个类中。 3.在软件中如果能够使用基类对象，那么一定能够使用其子类对象。 4.是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结， 使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 二、单选择题 1.( A ) 2.（ A ） 3. ( A ) 4. ( D ) 5. ( D ) 6．( A ) 7. ( D ) 8.（ D ） 9.（ D ） 10.（ E ） 11.( C ) 12．（ C ） 13. ( A ) 三、多选择题 1．( A、B、C、D ) 2. ( A、B ) 3．( A、D ) 4．( A、B、C、D ) 四、填空题 1．依赖倒转、迪米特法则、单一职责 2．模式名字、目的、问题、解决方案、效果、实例代码 3．超类、子类 4．开闭 5．用户 6．依赖倒转 7．组合/聚合 8．结构型、行为型 9.依赖倒转 10.开闭 11.需求收集是否正确、体系结构的构建是否合理、测试是否完全 12．人与人之间的交流 13．接口 14．名称、目的、解决方案 15．对象组合、类继承
16．对象组合 17．对象组合、类继承 18．抽象类的指针 五、简答题 1.答：设计模式按类型分为以下三类： 1）创建型设计模式：以灵活的方式创建对象集合，用于管理对象的创建。 2）结构型设计模式：将己有的代码集成到新的面向对象设计中，用于处理类或对象的组合。 3）行为型设计模式：用于描述对类或对象怎样交互和怎样分配职责。 2.答：设计模式的主要优点如下： 1）设计模式融合了众多专家的经验，并以一种标准的形式供广大开发人员所用，它提供了一套通用的设计词汇和一种通用的语言以方便开发人员之间沟通和交 流，使得设计方案更加通俗易懂。 2）设计模式使人们可以更加简单方便地复用成功的设计和体系结构，将已证实的技术表述成设计模式也会使新系统开发者更加容易理解其设计思路。设计模式使得重用成功的设计更加容易，并避免那些导致不可重用的设计方案。 3）设计模式使得设计方案更加灵活，且易于修改。 4）设计模式的使用将提高软件系统的开发效率和软件质量，且在一定程度上节约设计成本。 5）设计模式有助于初学者更深入地理解面向对象思想，一方面可以帮助初学者更加方便地阅读和学习现有类库与其他系统中的源代码，另一方面还可以提高软件的设计水平和代码质量。 3.答：设计模式一般有如下几个基本要素：模式名称、问题、目的、解决方案、效 果、实例代码和相关设计模式，其中的关键元素包括模式名称、问题、解决方案和效果。 4.答：正确使用设计模式具有以下优点： ⑴可以提高程序员的思维能力、编程能力和设计能力。 ⑵使程序设计更加标准化、代码编制更加工程化，使软件开发效率大大提高，从 而缩短软件的开发周期。 ⑶使设计的代码可重用性高、可读性强、可靠性高、灵活性好、可维护性强。 5.答：根据类与类之间的耦合度从弱到强排列，UML中的类图有以下几种关系：依赖关 系、关联关系、聚合关系、组合关系、泛化关系和实现关系。其中泛化和实现的耦合度相等，它们是最强的。
java模式之单例模式： 单例模式确保一个类只有一个实例，自行提供这个实例并向整个系统提供这个实例。 特点： 1，一个类只能有一个实例 2，自己创建这个实例 3，整个系统都要使用这个实例 例: 在下面的对象图中，有一个"单例对象"，而"客户甲"、"客户乙" 和"客户丙"是单例对象的三个客户对象。可以看到，所有的客户对象共享一个单例对象。而且从单例对象到自身的连接线可以看出，单例对象持有对自己的引用。 Singleton模式主要作用是保证在Java应用程序中，一个类Class只有一个实例存在。在很多操作中，比如建立目录数据库连接都需要这样的单线程操作。一些资源管理器常常设计成单例模式。 外部资源：譬如每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干个通信端口，系统应当集中管理这些通信端口，以避免一个通信端口被两个请求同时调用。内部资源，譬如，大多数的软件都有一个（甚至多个）属性文件存放系统配置。这样的系统应当由一个对象来管理这些属性文件。 一个例子：Windows 回收站。 在整个视窗系统中，回收站只能有一个实例，整个系统都使用这个惟一的实例，而且回收站自行提供自己的实例。因此，回收站是单例模式的应用。 两种形式： 1，饿汉式单例类 public class Singleton { private Singleton(){}
//在自己内部定义自己一个实例，是不是很奇怪？ //注意这是private 只供内部调用 private static Singleton instance = new Singleton(); //这里提供了一个供外部访问本class的静态方法，可以直接访问public static Singleton getInstance() { return instance; } } 2，懒汉式单例类 public class Singleton { private static Singleton instance = null; public static synchronized Singleton getInstance() { //这个方法比上面有所改进，不用每次都进行生成对象，只是第一次 //使用时生成实例，提高了效率！ if (instance==null) instance＝new Singleton(); return instance; } }
《J A V A设计模式》复习资料 一、单项选择题 1．设计模式起源于（） A、机械设计 B、建筑工程设计 C、水利工程设计 D、工业电力化设计 2．“不要和陌生人说话”是（）原则的通俗表述。 A、接口隔离 B、里氏替换 C、依赖倒置 D、迪米特3．目前常见的设计模式主要有（）种。 A、23 B、21 C、32 D、28 4．以下关于单一职责原则的叙述不正确的是（）。 A、单一职责原则的英文名称是SingleResponsibilityPrinciple. B、单一职责原则要求一个类只有一个职责 C、单一职责原则有利于对象的稳定，降低类的复杂性 D、单一职责原则提高了类之间的耦合性 5．以下关于依赖倒置原则的叙述不正确的是（） A、依赖倒置原则的简称是DIP B、高层模块不依赖于低层模块，低层模块依赖于高层模块 C、依赖倒置原则中高层模块和低层模块都依赖于抽象 D、依赖倒置原则实现模块间的松耦合 6．下面关于单例模式说法错误的是（） A、单例模式是指一个类只有一个实例 B、单例类从实现方式上分为懒汉式和饿汉式 C、单例类从功能上分为状态单例类和无状态单例类 D、可以通过继承的方式对单例类进行扩展得到功能更丰富的单例类7．下面关于工厂方法模式说法错误的是（）。 A、工厂方法模式使一个类是实例化延迟到其子类中 B、工厂方法模式中具有抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品4个角色 C、工厂方法模式可以处理多个产品的多个等级结构 D、工厂方法模式可以屏蔽产品类 8．在以下情况不适合使用责任职责链模式（） A、有多个对象可以处理请求，哪个对象处理该请求在运行时刻自动确定。 B、在需要用比较通用和复杂的对象指针代替简单的指针的时候。 C、你想在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的一个提交一个请求。 D、一个请求需要一系列的处理工作。 9．当我们想创建一个具体的对象而又不希望指定具体的类时，可以使用（）模式 A、结构型 B、创建型 C、行为型 D、以上都可以 10．以下用来描述适配器模式的是（）
Java中常见设计模式面试题 一、设计模式的分类 总体来说设计模式分为三大类： 创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。 结构型模式，共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。 行为型模式，共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。 1.请列举出在JDK中几个常用的设计模式？ 单例模式（Singleton pattern）用于Runtime，Calendar和其他的一些类中。工厂模式（Factory pattern）被用于各种不可变的类如Boolean，像Boolean.valueOf，观察者模式（Observer pattern）被用于 Swing 和很多的事件监听中。装饰器设计模式（Decorator design pattern）被用于多个 Java IO 类中。 2.什么是设计模式？你是否在你的代码里面使用过任何设计模式？ 设计模式是世界上各种各样程序员用来解决特定设计问题的尝试和测试的方法。设计模式是代码可用性的延伸 3.Java 中什么叫单例设计模式？请用Java 写出线程安全的单例模式 单例模式重点在于在整个系统上共享一些创建时较耗资源的对象。整个应用中只维护一个特定类实例，它被所有组件共同使用。https://www.doczj.com/doc/e516584872.html,ng.Runtime是单例模式的经典例子。从 Java 5 开始你可以使用枚举（enum）来实现线程安全的单例。 4.在 Java 中，什么叫观察者设计模式（observer design pattern）？
Java设计模式笔记 一．单例模式 1.单例模式（Singleton）表示一个类只能生成一个对象。 2.典型应用：Servlet就是使用的单例模式，不管多少个用户 访问一个Servlet都是访问的一个Servlet对象。 3.对于单例模式实现的想法： 1）首先明确生成一个类的对象时肯定要调用该类的构造方法。 2）那么我们必须要从构造方法入手解决一个类只能生成一个对象这一问题。 3）假设不提供构造方法，该类会默认是一个不带参数的构造方法，显然生成该类对象时还是会调用默认 的构造方法，还是无法解决问题 4）则我们肯定是要通过提供构造方法来解决这一问题，那么现在我们的问题是到底该提供怎样的构造 方法呢？ 5）那么我们就想到一般的构造方法都是public的，在类的外部（其他类）可以调用该构造方法生成多个 对象，显然是不行的，那么我们就想到private关键 字，private表示只能类的内部才能访问。 6）那么现在我们想到可以把构造方法定义成一个私有（private）的，只有该类的内部才能访问，但是在类
的外面不能生成对象了，这样成为零例了，与单例很接近了。 7）那么我们需要在该类中提供一个返回唯一一个该类的对象供外部调用。但是现在我们构造方法外部都不能访问，没有对象该怎么访问这个类的指定方法呢？ 8）那么我们想到把我们提供的方法定义成静态方法（非实例方法），就可以直接通过该类加点号访问该类的该方法了。 9）那么我们可以举一个单例的例子了： class Singleton{ private static Singleton singleton=new Singleton(); private Singleton(){ } public static Singleton getInstance(){ return singleton; } } 以上例子便是实现了单例模式，注意两个红色地方，静态的方法只能访问静态的属性。在类的外部直接通过类名加点号getInstance（）访问唯一一个对象了。
一、1. 设计模式一般用来解决什么样的问题： A.同一问题的不同表相 2. 下列属于面向对象基本原则的是： C.里氏代换 3. Open-Close原则的含义是一个软件实体：A.应当对扩展开放，对修改关闭. 4. 当我们想创建一个具体的对象而又不希望指定具体的类时，使用（A）模式。A.创建型 5. 要依赖于抽象不要依赖于具体。即针对接口编程不要针对实现编程：（D）依赖倒转原则 6. 依据设计模式思想,程序开发中应优先使用的是( A )关系实现复用。A, 委派 7. 设计模式的两大主题是( D ) D.系统复用与系统扩展 8. 单体模式中,两个基本要点(AB)和单体类自己提供单例A .构造函数私有 B.唯一实例 9. 下列模式中,属于行为模式的是( B ) B观察者 10. “不要和陌生人说话”是( D )原则的通俗表述 D.迪米特 1. 软件体系结构是指一个系统的有目的的设计和规划，这个设计规划既不描述活动，也不描述系统怎样开发，它只描述系统的组成元素及其相互的交互协作。 2．一个UML模型只描述了一个系统要做什么，它并没告诉我们系统是怎么做。 3．接口是可以在整个模型中反复使用的一组行为，是一个没有属性而只有方法的类。 4．多重性指的是，某个类有多个对象可以和另一个类的一对象关联。 5．当一个类的对象可以充当多种角色时，自身关联就可能发生。 6．在泛化关系中，子类可以替代父类。后前者出现的可以相同地方。反过来却不成立。 7．最通常的依赖关系是一个类操作的形构中用到了另一个类的定义。 8．组成是强类型的聚集，因为聚集中的每个部分体只能属于一个整体。 9．实现的符号和继承的符号有相似之处，两者的唯一差别是实现关系用虚线表示，继承关系用实线表示。 10. 设计模式中应优先使用对象组合而不是类继承。 1.适配器模式属于创建型模式结构型（ F ） 2.在设计模式中，“效果”只是指“原因和结果”（ T ） 3.设计模式使代码编制不能真正工程化（ T ） 4.面向对象语言编程中的异常处理，可以理解为责任链模式（T ） 5.反模式就是反对在软件开发过程中使用设计模式分析：反模式用来解决问题的带有共性的不良方法（F ） 1.什么是设计模式？设计模式目标是什么？ 答：设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解，保证代码可靠性。 2.设计模式中一般都遵循的原则有什么？ 答：开闭原则、根据场景进行设计原则、优先组合原则、包容变化原则 3.“Gang of Four”针对“创建优秀面向对象设计”建议了哪些策略？ 答：针对接口编程、优先使用对象组合而不是类继承，找到并封装变化点。 4.面向对象系统中功能复用的两种最常用技术是什么？ 答：类继承和对象组合，类继承允许你根据其他类的实现来定义一个类的实现。父类的内部细节对子类可见。 类继承是在编译时刻静态定义的，且可直接使用，类继承可以较方便地改变被复用的实现。对象组合是类继承之外的另一种复用选择。新的更复杂的功能可以通过组装或组合对象来获得。对象组合要求被组合的对象具有良好定义的接口。 5.只根据抽象类中定义的接口来操纵对象有什么好处？ 答：1) 客户无须知道他们使用对象的特定类型，只须对象有客户所期望的接口。 2) 客户无须知道他们使用的对象是用什么类来实现的，他们只须知道定义接口的抽象类。 五、应用题（分值15） 公司架构：经理、工程师、技师和后勤人员都是公司的雇员，经理管理工程师、技师和后勤人员。高层经理领导较低级别的经理。典型层次图如下：可以使用哪种设计模式实现公司的层级关系？并说明为什么？ 组合模式，第一，其公司关系架构为树形结构；第二，其表示了部分-整体关系（自己扩展）
设计模式概念：一套被反复使用、多数人知晓、经过分类编目的优秀代码设计经验的总结。设计模式要素：模式名称、问题、举例、末态环境、推理、其他有关模式、已知的应用。设计模式分类：创建型、结构型、行为型。 创建型模式功能：1.统所使用的具体类的信息封装起来； 2.类的实例是如何被创建和组织的。 创建型模式作用：1.封装创建逻辑，不仅仅是new一个对象那么简单。 2.封装创建逻辑变化，客户代码尽量不修改，或尽量少修改。 常见的创建型模式：单例模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、建造者模式、原型模式。常见的结构型模式：代理模式、装饰模式、适配器模式、组合模式、桥梁模式、外观模式、享元模式。 常见行为型模式：模板方法模式、命令模式、责任链模式、策略模式、迭代器模式、中介者模式、观察者模式、备忘录模式、访问者模式、状态模式、解释器模式。单一职责原则：一个类应该只有一个职责。 优点：降低类的复杂性；提高类的可读性；提高代码的可维护性和复用性；降低因变更引起的风险。 里氏替换原则： 优点：代码共享，减少创建类的工作量，每个子类都拥有父类的方法和属性；提高代码的可重用性；提高代码的可扩展性；提高产品或项目的开放性。 缺点：1.继承是入侵式的。只要继承，就必须拥有父类所有属性和方法。 2.降低代码的灵活性。子类必须拥有父类的属性和方法，使子类收到限制。 3.增强了耦合性。当父类的常量、变量和方法修改时，必须考虑子类的修改，这种 修改可能造成大片的代码需要重构。 依赖倒置原则：高层模块不应该依赖低层模块，两者都依赖其抽象；抽象不依赖细节；细节应该依赖于抽象。 在Java中的表现：模块间的依赖通过抽象发生，实现类之间不发生直接的依赖关系，其依赖关系是通过接口或抽象类产生的；接口或抽象类不依赖于是实现类； 实现类依赖于接口或抽象类。 接口隔离原则：1.一个类对另外一个类的依赖性应当是建立在最小的接口上的 2.一个接口代表一个角色，不应当将不同的角色交给一个接口。 3.不应该强迫客户使用它们的不同方法。 如图所示的电子商务系统在三个地方会使用到订单类：一个是门户，只能有查询方法；一个是外部系统，有添加订单的方法；一个是管理后台，添加、删除、修改、查询都要用到。“原子”在实践中的衡量规则： 1.一个接口只对一个子模块或者业务逻辑进行分类。 2.只保留接口中业务逻辑需要的public方法。 3.尽量修改污染了的接口，若修改的风险较大，则可采用适配器模式进行转化处理。 4.接口设计应因项目而异，因环境而异，不能照搬教条。 迪米特法则：（表述）只与你直接的朋友们通信；不要跟“陌生人”说话；每一个软件单位 对其他的单位都只有最少的了解，这些了解仅局限于那些与本单位密 切相关的软件单位。 对迪米特法则进行模式设计有两个：外观模式、中介者模式。 开闭原则：一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭。 重要性体现：提高复用性；提高维护性；提高灵活性；易于测试
?工厂模式细分有三种，分别为:简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。 （现单个的讲,最后再讲这三个的区别) ?这篇文章主要通过一个农场的实例来讲解,这也是javａ与模式书中的例子,只不过我对一些部分进行了简化,一些部分进行了扩充,以帮助理解例子如下： 有一个农场公司，专门向市场销售各类水果有如下水果: 葡萄(grape） 草莓(stｒａｗbeｒry) 苹果（applｅ） /＊--－-－-------------－------------1、简单工厂模式------------－----－--－-－--－--－---－---－－-－----－--*／ 这个比较简单，写一下源代码源代码中给出了必须的注释代码比书上的要 简单一些，排版也好看一些,只是为了让新手更好的理解 Fruit.ｊava： /** *水果与其它植物相比有一些专门的属性，以便与农场的 * 其它植物区分开这里的水果假设它必须具备的方法: * 生长gｒow(）收获hａrvｅsｔ()种植planｔ() ＊/ public interface Fｒuit { voｉd grow（); void hａrveｓt(); ?voiｄplant(）; ｝ /＊*＊＊****＊＊**＊***＊＊***＊*******下面是Aｐple类的函数Applｅ.javａ：＊********＊**＊******／ /*＊ *苹果是水果类的一种,因此它必须实现水果接口的所有方法即 ＊ｇｒow()harvest(）ｐlant()三个函数另外,由于苹果是多年生植物， ＊所以多出一个ｔrｅeAｇe性质,描述苹果的树龄 */ publｉc ｃlass Apple impleｍenｔs Fruit ｛ priｖaｔｅint treｅAgｅ; publiｃvoｉd grow(){ /／苹果的生长函数代码} ?puｂｌic vｏid harvest()｛//苹果的收获函数代码} ?ｐuｂｌｉc voｉd plａnt() { //苹果的种植函数代码}
2009年05月14日星期四 12:00 Java设计模式圣经连载（04）－单例模式 单例模式是一种常见的设计模式，在《Java与模式》一书中，阎宏博士对单例模式做了全面的总结。 单例模式分三种：懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例三种。 单例模式有一下特点： 1、单例类只能有一个实例。 2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。 说明：一下的代码来自阎宏博士的《Java与模式》一书，其中对一些类的写法做调整（符合Java1.5的习惯），另外还加了测试方法。 一、懒汉式单例 在类被加载的时候，唯一实例已经被创建。这个设计模式在Java中容易实现，在别的语言中难以实现。 /** * Created by IntelliJ IDEA. * User: leizhimin * Date: 2007-9-11 * Time: 14:57:08 * <
/** * 私有静态对象,加载时候不做初始化 */ private static LazySingleton m_intance=null; /** * 私有构造方法,避免外部创建实例 */ private LazySingleton(){ } /** * 静态工厂方法,返回此类的唯一实例. * 当发现实例没有初始化的时候,才初始化. * @return LazySingleton */ synchronized public static LazySingleton getInstance(){ if(m_intance==null){ m_intance=new LazySingleton(); } return m_intance; } } 二、饿汉式单例
一、单例模式 简介： 1.单例模式（Singleton Pattern）是Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。 2.这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。 特点： 1.单例类只能有一个实例。 2.单例类必须自己创建自己的唯一实例。 3.单例类必须给所有其他对象提供这一实例。 介绍： 1.意图：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。 2.主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。 3.何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。 4.如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。 5.关键代码：构造函数是私有的。 实现方法： 1.懒汉试，线程不安全：多用户同时调用时不能保证对象的唯一性。 2.懒汉式，线程安全：在调用得到对象方法时，加关键字：synchronized，实现调用对象时排队（加锁），缺点是效率低下。 3.饿汉式：线程安全，但是容易产生垃圾，浪费内存，因为加载类的同时创建了自身唯一对象。 4.双检锁/双重校验锁：多用户可以同时调用，调用if条件判断对象的唯一性，即有没有创建过的对象，如果有直接返回，若没有，用户新建，因为方法有static 修饰，所以，用户新建后，其他用户调用的对象可以保证是唯一的。 二、模板模式 简介： 1.单在模板模式（Template Pattern）中，一个抽象类公开定义了执行它的方法的方式/模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。这种类型的设计模式属于行为型模式。 2.意图：定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。 3.主要解决：一些方法通用，却在每一个子类都重新写了这一方法。 4.何时使用：有一些通用的方法。 5.如何解决：将这些通用算法抽象出来。 6.关键代码：在抽象类实现，其他步骤在子类实现。 7.优点：1、封装不变部分，扩展可变部分。2、提取公共代码，便于维护。3、行为由父类控制，子类实现。 8.缺点：每一个不同的实现都需要一个子类来实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大。 9.使用场景：1、有多个子类共有的方法，且逻辑相同。2、重要的、复杂的方
工厂系列模式的优缺点： 1.让用户的代码和某个特定类的子类的代码解耦 用户不必知道它所使用的对象是怎样创建的，只需知道该对象有哪些方法 2.抽象工厂模式可以为用户创建一系列相关的对象，使用户和创建这些对象的类脱耦 MVC模式是不是一种设计模式？为什么 MVC不是设计模式，应该是框架/架构模式，因为它的定义是抽象的，没有足够的细节描述使你直接去实现，而只能根据MVC的概念和思想，用几个设计模式组合实现。 举出一个生活中使用装饰者模式的例子，用程序实现思路 举个生活中的例子，俗话说“人在衣着马在鞍”，把这就话用装饰者模式的语境翻译一下，“人通过漂亮的衣服装饰后，男人变帅了，女人变漂亮了；”。对应上面的类图，这里人对应于ConcreteComponent,而漂亮衣服则对应于ConcreteDecorator； 设计模式如何分类，每一个类别都有什么特征？ 设计模式分为3类，分别是：创建型模式、行为型模式、结构型模式。 创建型特点：避免用户直接使用new运算符创建对象。 行为型特点：怎样合理的设计对象之间的交互通信，以及怎样合理的为对象分配职 结构型特点：主要用于处理类或对象的组合 Java jdk中使用了哪些设计模式 1.单例 2.静态工厂 3.工厂方法 4.抽象工厂 5.构造者 6.原型 7.适配器8桥接9.组 合10.装饰器11.外观12.享元14.代理15.迭代器16.观察者17.协调者18.模板
方法19.策略20.责任链21.命令22.空对象25.解释器 面向对象的设计原则有哪些？ 开闭原则、面向抽象的原则（依赖倒转原则）、多用组合少用继承原则、高内聚-低耦合原则。 观察者模式的推拉有什么不同？使用场景 推，具体主题将变化后的数据全部交给具体观察者。场景：当具体主题认为具体观察者需要这些变换后的数据时，往往采用推数据方式； 拉，具体主题不将变化后的数据交给具体观察者，而是提供获得这些数据的方法。场景：当具体主题不知道具体观察者是否需要这些变换后的数据时，往往采用拉数据的方式。 策略模式和工厂模式有什么不同？ 策略模式定义了一系列算法，将他们一个个封装，并且他们之间可以相互替换；工厂模式定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类 5观察者模式的推拉有什么不同？适用场景 现在要说的分歧在这里： “推”的方式是指，Subject维护一份观察者的列表，每当有更新发生，Subject会把更新消息主动推送到各个Observer去。 “拉”的方式是指，各个Observer维护各自所关心的Subject列表，自行决定在合适的时间去Subject获取相应的更新数据。 “推”的好处包括：
武汉轻工大学 数学与计算机学院 2018-2019学年第二学期 JAVA大作业 指导老师： ***** 专业：信息管理与信息系统 班级：信管1602班 学号： ********** 姓名： **** 2019年6月5日
Java设计模式学习体会 1、策略模式： 策略模式就是将能够通用的算法，封装成不同的组件，实现同一个接口，使之可以互换。 例子：SpringMVC的9大组件，都采用策略模式。比如HandlerMethodArgumentResolver，有非常多不同的实现类，这些实现类都可以互相替换来处理不同类型的参数，这就是策略模式。 我们知道一件事可能会有很多种方式来实现它，但是其中总有一种最高效的方式，在软件开发的世界里面同样如此，我们也有很多中方法来实现一个功能，但是我们需要一种简单、高效的方式来实现它，使得系统能够非常灵活，这就是策略模式。 所以策略模式就是定义了算法族，分别封装起来，让他们之前可以互相转换，此模式然该算法的变化独立于使用算法的客户。 在策略模式中它将这些解决问题的方法定义成一个算法群，每一个方法都对应着一个具体的算法，这里的一个算法我就称之为一个策略。虽然策略模式定义了算法，但是它并不提供算法的选择，即什么算法对于什么问题最合适这是策略模式所不关心的，所以对于策略的选择还是要客户端来做。客户必须要清楚的知道每个算法之间的区别和在什么时候什么地方使用什么策略是最合适的，这样就增加客户端的负担。 同时策略模式也非常完美的符合了“开闭原则”，用户可以在不修改原有系统的基础上选择算法或行为，也可以灵活地增加新的算法或行为。但是一个策略对应一个类将会是系统产生很多的策略类。 策略模式与模板方法模式的区别：比如一个抽象类有一个抽象方法，每个实现该抽象方法的具体实现都不同，就是模板方法模式，一般在抽象类中会有逻辑处理，只是用到了抽象的模板方法时，交给具体的子类去不同实现。 如果一个模板方法，被子类实现时，实现方式大都相同，比如模板方法为处理字符（10个子类可能只有两种实现，一种是处理为UTF-8，一种是处理成GBK），那么这个模板方法就应该使用策略模式。 2、观察者模式： 观察者模式就是将“观察者”注册给“被观察者”，当被观察者发生改变时，能够及时的通知所有观察者。 例子：比如listener或者事件触发等，都是观察者模式
《JAVA设计模式》复习资料 一、单项选择题 1．设计模式起源于（） A、机械设计 B、建筑工程设计 C、水利工程设计 D、工业电力化设计 2．“不要和陌生人说话”是（）原则的通俗表述。 A、接口隔离 B、里氏替换 C、依赖倒置 D、迪米特 3．目前常见的设计模式主要有（）种。 A、23 B、21 C、32 D、28 4．以下关于单一职责原则的叙述不正确的是（）。 A、单一职责原则的英文名称是Single Responsibility Principle. B、单一职责原则要求一个类只有一个职责 C、单一职责原则有利于对象的稳定，降低类的复杂性 D、单一职责原则提高了类之间的耦合性 5．以下关于依赖倒置原则的叙述不正确的是（） A、依赖倒置原则的简称是DIP B、高层模块不依赖于低层模块，低层模块依赖于高层模块 C、依赖倒置原则中高层模块和低层模块都依赖于抽象 D、依赖倒置原则实现模块间的松耦合 6．下面关于单例模式说法错误的是（） A、单例模式是指一个类只有一个实例 B、单例类从实现方式上分为懒汉式和饿汉式 C、单例类从功能上分为状态单例类和无状态单例类 D、可以通过继承的方式对单例类进行扩展得到功能更丰富的单例类 7．下面关于工厂方法模式说法错误的是（）。 A、工厂方法模式使一个类是实例化延迟到其子类中 B、工厂方法模式中具有抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品4个角色 C、工厂方法模式可以处理多个产品的多个等级结构 D、工厂方法模式可以屏蔽产品类 8．在以下情况不适合使用责任职责链模式（） A、有多个对象可以处理请求，哪个对象处理该请求在运行时刻自动确定。 B、在需要用比较通用和复杂的对象指针代替简单的指针的时候。 C、你想在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的一个提交一个请求。 D、一个请求需要一系列的处理工作。 9．当我们想创建一个具体的对象而又不希望指定具体的类时，可以使用（）模式 A、结构型 B、创建型 C、行为型 D、以上都可以 10．以下用来描述适配器模式的是（） A、表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作，它使你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。 B、定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。
软件设计模式（J a v a版）习题 第1章软件设计模式基础 1.1 软件设计模式概述 1.2 UML中的类图 1.3 面向对象的设计原则 一、名词解释 1.一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭，即在不修改源代码的基础上扩展 一个系统的行为。 2.一个对象应该只包含单一的职责，并且该职责被完整地封装在一个类中。 3.在软件中如果能够使用基类对象，那么一定能够使用其子类对象。 4.是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结， 使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 二、单选择题 1.( A ) 2.（ A ） 3. ( A ) 4. ( D ) 5. ( D ) 6．( A ) 7. ( D ) 8.（ D ） 9.（ D ） 10.（ E ） 11.( C ) 12．（ C ） 13. ( A ) 三、多选择题 1．( A、B、C、D ) 2. ( A、B ) 3．( A、D ) 4．( A、B、C、D ) 四、填空题 1．依赖倒转、迪米特法则、单一职责 2．模式名字、目的、问题、解决方案、效果、实例代码 3．超类、子类 4．开闭 5．用户 6．依赖倒转 7．组合/聚合 8．结构型、行为型 9.依赖倒转 10.开闭
11.需求收集是否正确、体系结构的构建是否合理、测试是否完全 12．人与人之间的交流 13．接口 14．名称、目的、解决方案 15．对象组合、类继承 16．对象组合 17．对象组合、类继承 18．抽象类的指针 五、简答题 1.答：设计模式按类型分为以下三类： 1）创建型设计模式：以灵活的方式创建对象集合，用于管理对象的创建。 2）结构型设计模式：将己有的代码集成到新的面向对象设计中，用于处理类或对象的组合。 3）行为型设计模式：用于描述对类或对象怎样交互和怎样分配职责。 2.答：设计模式的主要优点如下： 1）设计模式融合了众多专家的经验，并以一种标准的形式供广大开发人员所用，它提供了一套通用的设计词汇和一种通用的语言以方便开发人员之间沟通和交 流，使得设计方案更加通俗易懂。 2）设计模式使人们可以更加简单方便地复用成功的设计和体系结构，将已证实的技术表述成设计模式也会使新系统开发者更加容易理解其设计思路。设计模式使得重用成功的设计更加容易，并避免那些导致不可重用的设计方案。 3）设计模式使得设计方案更加灵活，且易于修改。 4）设计模式的使用将提高软件系统的开发效率和软件质量，且在一定程度上节约设计成本。 5）设计模式有助于初学者更深入地理解面向对象思想，一方面可以帮助初学者更加方便地阅读和学习现有类库与其他系统中的源代码，另一方面还可以提高软件的设计水平和代码质量。 3.答：设计模式一般有如下几个基本要素：模式名称、问题、目的、解决方案、效果、实例代码和相关设计模式，其中的关键元素包括模式名称、问题、解决方案和效果。 4.答：正确使用设计模式具有以下优点： ⑴可以提高程序员的思维能力、编程能力和设计能力。
单例设计模式-------懒汉式，饿汉式 单例设计模式是一种很常见的设计模式 在这里介绍两种单例设计模式懒汉式与饿汉式 一、先说一说单例设计模式的特点： >>1.单例设计模式保证一个类只有一个实例。 >>2.要提供一个访问该类对象实例的全局访问点。 二、单例设计模式要点 对一些类来说，只有一个实例是很重要的。例如很多时候对于某个系统只需要拥有一个全局对象，这样有利于我们协调系统的整体行为。 再比如说某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象 再通过这个单例对象获取这些配置信息。从而简化了在比较复杂的环境下配置管理。 通过上面的介绍，我们可以知道单例模式最重要的就是要保证一个类只有一个实例并且这个类易于被访问，那么要怎么做才能保证一个类具有一个实例呢？一个全局变量使得一个对象可以被访问，但是这样做却不能防止你实例化多个对象。 一个更好的办法就是，让该类自身负责保存它的唯一实例。并且这个类保证没有其他的实例可以被创建。 怎样保证一个对象的唯一总结如下： >>1.为了避免其它程序过多的建立该类的对象，先禁止其它程序建立该类对象实例（将构造器私有化） >>2.为了方便其它程序访问该类的对象，只好在本类中自定义一个对象，由1可知该对象是static的，并对外提供访问方式。
三、分析举例 在JAVA中单例设计模式 1. 饿汉式如下所示 2.懒汉式如下所示 3.测试是否保证了对象的唯一性：
通过上述测试我们看到的结果：饿汉式和懒汉式都保证了对象的唯一。 到此我们总结两点： >>1.饿汉式这种方式加载类对象，我们称作：预先加载方式。 >>2.懒汉式这种方式加载类对象，我们称作：延迟加载方式。 问题:上述程序只是在只有主线程一个线程运行下的测试结果，要是在多线程环境下又会出现什么样的结果呢？这里预先说明一下 其实在多线程的环境下，饿汉式是没有问题的，但是懒汉式这种延迟加载的方式会出现线程安全问题的，下面我们通过例子加以说明。
第一章静态工厂设计模式 默认的包，只是包内共享。Protected的是包内和子类供共享。 1、要生产的产品，要设计成接口 （1）public interface IMusicBox { public void playBox(); } （2）public class PinBox implements IMusicBox { public void playBox() { System.out.println("钢琴曲"); } } （3）public class VolinBox implements IMusicBox { public void playBox() { System.out.println("小提琴@"); } } 2、工厂的代码 public class MusicBoxFactory { public static IMusicBox createIMusicBox(String name) { IMusicBox imusic = null; try { imusic= (IMusicBox) Class.forName(name).newInstance(); } catch (InstantiationException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } return imusic; } } 3、测试的类 public class Demo { public void palyMusic(IMusicBox iMusicBox){ iMusicBox.playBox(); } public static void main(String[] args) { Demo d = new Demo(); d.palyMusic(MusicBoxFactory.createIMusicBox("PinBox"));
0、简单工厂模式 简单工厂模式模式分为三种： 01、普通 就是建立一个工厂类，对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。首先看下关系图： 举例如下：（我们举一个发送邮件和短信的例子） 首先，创建二者的共同接口： [java]view plaincopy 1.public interface Sender { 2.public void Send(); 3.} 其次，创建实现类： [java]view plaincopy 1.public class MailSender implements Sender { 2.@Override 3.public void Send() { 4. System.out.println("this is mailsender!"); 5. } 6.} [java]view plaincopy 1.public class SmsSender implements Sender { 2. 3.@Override 4.public void Send() { 5. System.out.println("this is sms sender!");
6. } 7.} 最后，建工厂类： [java]view plaincopy 1.public class SendFactory { 2. 3.public Sender produce(String type) { 4.if ("mail".equals(type)) { 5.return new MailSender(); 6. } else if ("sms".equals(type)) { 7.return new SmsSender(); 8. } else { 9. System.out.println("请输入正确的类型!"); 10.return null; 11. } 12. } 13.} 我们来测试下： 1.public class FactoryTest { 2. 3.public static void main(String[] args) { 4. SendFactory factory = new SendFactory(); 5. Sender sender = factory.produce("sms"); 6. sender.Send(); 7. } 8.} 输出：this is sms sender! 02、多个方法 是对普通工厂方法模式的改进，在普通工厂方法模式中，如果传递的字符串出错，则不能正确创建对象，而多个工厂方法模式是提供多个工厂方法，分别创建对象。关系图：