我的关于单例模式及常见写法分析(设计模式01)
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java最常用的六种设计模式及举例设计模式是在软件开发过程中经验总结的一种编码和设计方式,它们可以帮助我们更好地组织代码,提高代码的可维护性和可复用性。
下面是 Java 中最常用的六种设计模式及其举例:1. 单例模式:单例模式确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。
典型的例子是 `ng.Runtime` 类,在整个 JVM 中只有一个运行时实例。
2. 工厂模式:工厂模式通过一个工厂类来创建其他类的对象,将对象的创建和使用分离,降低了代码的耦合度。
比如,`java.util.Calendar` 类使用了工厂模式来创建 `Calendar` 对象,其中的 `getInstance()` 方法返回一个 `Calendar` 实例。
3. 观察者模式:观察者模式定义了对象之间的一对多的依赖关系,当一个对象状态发生改变时,其相关依赖对象会收到通知并自动更新。
一个典型的例子是使用 `java.util.Observable` 类和 `java.util.Observer`接口进行监听和通知。
4. 装饰者模式:装饰者模式通过动态地将新功能附加到对象上,为对象提供了灵活的扩展方式,不需要修改原始对象的结构。
比如,`java.io` 包中的各种装饰者类可以用来扩展输入输出功能。
5. 策略模式:策略模式定义了一组算法,并将每个算法封装到可互换的对象中,使得算法的变化不会影响到使用算法的客户端。
一个常见的例子是使用 `parator` 接口来实现不同的比较策略。
6. 适配器模式:适配器模式将一个类的接口转换成客户端所期望的另一个接口,使得原本不兼容的类可以一起工作。
比如,`java.util.Arrays` 类中的 `asList()` 方法返回的是一个适配器,可以将数组转换成 List。
通过学习这些设计模式,我们可以更好地组织和设计代码,提高代码的可读性和可维护性。
在实际的开发中,我们可以针对具体的需求选择合适的设计模式,并根据需要进行一定的修改和定制。
面试常见设计模式设计模式是软件开发中常用的一种设计思想,它提供了一种解决问题的方法和模板,帮助开发人员在面对各种复杂问题时能够快速有效地进行设计和开发。
在面试时,设计模式也是面试官经常会问到的一个重要话题。
本文将介绍一些常见的设计模式,并分析其应用场景和优缺点。
1.单例模式单例模式是一种常见的创建型设计模式,它确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。
在多线程环境下,单例模式可以保证线程安全。
单例模式常用于需要共享资源或控制资源访问的场景,比如数据库连接池、线程池等。
2.工厂模式工厂模式是一种创建型设计模式,它定义了一个创建对象的接口,但具体的对象创建由子类决定。
工厂模式可以隐藏对象的创建细节,减少依赖,并且提供了一种可扩展的方式来创建对象。
工厂模式常用于创建复杂对象或对象组合的场景。
3.观察者模式观察者模式是一种行为型设计模式,它定义了一种一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生变化时,其依赖的对象将自动收到通知并进行相应的处理。
观察者模式可以实现松耦合,增加对象之间的协作和交互。
观察者模式常用于事件驱动、消息通知等场景。
4.策略模式策略模式是一种行为型设计模式,它将一组算法封装成一系列可互换的策略,使得算法的变化独立于使用算法的客户端。
策略模式可以提高代码的可维护性和可扩展性,减少代码的重复和耦合。
策略模式常用于需要根据不同情况选择不同算法的场景。
5.装饰器模式装饰器模式是一种结构型设计模式,它动态地给一个对象添加一些额外的功能,同时又不改变其原有的结构。
装饰器模式可以在不需要子类化的情况下扩展对象的功能,符合开闭原则。
装饰器模式常用于动态地给对象添加新的行为或功能。
6.适配器模式适配器模式是一种结构型设计模式,它将一个类的接口转换成客户端所期望的另一个接口,使得原本不兼容的接口可以一起工作。
适配器模式可以提高代码的复用性和灵活性,减少代码的改动。
适配器模式常用于不同系统之间的接口转换或旧系统的升级迁移。
设计模式在游戏设计中的应用案例分析随着游戏行业的不断发展,游戏设计的要求也越来越高。
游戏的需求复杂,而且需要高度的可重用性和可扩展性。
因此,设计模式的应用在游戏设计中变得越来越重要。
它们为游戏设计师提供了一些可重用的解决方案来解决游戏设计中的常见问题。
然而,设计模式并非万能的,需要根据不同的场景选择不同的模式进行应用。
在本篇文章中,我们将会分析设计模式在游戏设计中的应用案例。
1. 单例模式单例模式是一种创建型模式,它被用来保证一个类只有一个实例,并且提供一个全局访问点。
在游戏设计中,单例模式经常用来管理游戏中的全局资源,如关卡资源、音效资源等。
使用单例模式可以避免过多的资源加载导致的内存浪费,同时也可以提高游戏的性能表现。
下面是一个单例模式在游戏场景中的示例代码:```// ResourceManager 单例类public class ResourceManager {private static ResourceManager instance = null; private ResourceManager() {}public static ResourceManager getInstance() { if (instance == null) {instance = new ResourceManager();}return instance;}public void loadLevel(String levelName) {// 加载场景资源}public void loadSound(String soundName) { // 加载音效资源}}// 游戏场景public class GameScene {public void loadResources() {ResourceManager resMgr = ResourceManager.getInstance();resMgr.loadLevel("scene1");resMgr.loadSound("bg_music");}}```在上述代码中,通过ResourceManager.getInstance()方法获取单例对象,在GameScene场景中使用ResourceManager来加载资源,使得场景资源和音效资源的加载和管理变得简单和高效。
单例模式单例模式(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。
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。
注意:•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。
主要解决:一个全局使用的类频繁地创建与销毁。
何时使用:当您想控制实例数目,节省系统资源的时候。
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。
关键代码:构造函数是私有的。
应用实例:1、一个党只能有一个主席。
2、Windows是多进程多线程的,在操作一个文件的时候,就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象,所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。
3、一些设备管理器常常设计为单例模式,比如一个电脑有两台打印机,在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。
优点:1、在内存里只有一个实例,减少了内存的开销,尤其是频繁的创建和销毁实例(比如管理学院首页页面缓存)。
2、避免对资源的多重占用(比如写文件操作)。
缺点:没有接口,不能继承,与单一职责原则冲突,一个类应该只关心内部逻辑,而不关心外面怎么样来实例化。
使用场景:1、要求生产唯一序列号。
2、WEB中的计数器,不用每次刷新都在数据库里加一次,用单例先缓存起来。
3、创建的一个对象需要消耗的资源过多,比如I/O与数据库的连接等。
注意事项:getInstance()方法中需要使用同步锁synchronized (Singleton.class)防止多线程同时进入造成instance被多次实例化。
实现我们将创建一个SingleObject类。
单例模式实验心得一、实验目的本次实验的目的是深入了解单例模式,掌握其基本原理和应用方法,并通过编写代码来实现单例模式。
二、实验内容1. 单例模式的概念单例模式是一种常用的设计模式,其主要作用是保证一个类仅有一个实例,并提供一个全局访问点。
在程序中,有些类只需要存在一个实例,如线程池、数据库连接池等等。
使用单例模式可以避免多个对象同时对同一个资源进行修改而引起冲突。
2. 单例模式的实现方式单例模式有多种实现方式,其中比较常见的有以下几种:(1)饿汉式:在类加载时就创建对象。
(2)懒汉式:在第一次调用时才创建对象。
(3)双重检查锁定:使用双重锁定机制保证线程安全。
(4)静态内部类:利用静态内部类特性来创建唯一实例。
3. 实验步骤本次实验采用懒汉式单例模式进行编写。
具体步骤如下:(1)定义一个私有构造方法,防止其他类直接创建该类的对象。
(2)定义一个私有静态变量,在第一次调用getInstance()方法时才创建对象。
(3)定义一个公有静态方法getInstance(),返回该类的唯一实例。
(4)编写测试代码,验证单例模式是否生效。
三、实验过程1. 定义一个单例类public class Singleton {private static Singleton instance = null;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}}2. 编写测试代码public class TestSingleton {public static void main(String[] args) {// 创建两个实例Singleton s1 = Singleton.getInstance(); Singleton s2 = Singleton.getInstance();// 判断是否为同一个实例System.out.println(s1 == s2); // true}}四、实验结果通过运行测试代码,可以发现创建的两个实例是同一个对象,即单例模式生效。
系统设计常见的设计模式及其实际应用案例在软件开发领域,设计模式是一组被广泛应用于解决常见问题的可重复利用的解决方案。
设计模式可以提高代码的可读性、可维护性和可扩展性,使系统更加灵活和可靠。
本文将介绍一些常见的系统设计模式,并提供相应的实际应用案例。
一、单例模式单例模式是一种创建型模式,它保证一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。
单例模式常被用于数据库连接、日志记录器等资源共享的场景。
实际应用案例:Java中的Runtime类就是一个典型的单例模式。
通过调用`Runtime.getRuntime()`方法,可以获取到全局唯一的Runtime实例,从而实现对系统运行时环境的访问。
二、工厂模式工厂模式是一种创建型模式,它定义了一个用于创建对象的接口,但具体的对象创建逻辑由具体的工厂类来实现。
工厂模式能够将对象的创建与使用分离,降低了耦合性。
实际应用案例:在Java中,Calendar类就是通过工厂模式来创建日期对象的。
通过调用`Calendar.getInstance()`方法,可以根据当前系统的时区和语言环境,返回一个具体实现的Calendar对象。
三、观察者模式观察者模式是一种行为型模式,它定义了一种一对多的依赖关系,使得当一个对象状态发生变化时,其依赖对象能够自动收到通知并进行相应的更新。
实际应用案例:Android中的广播机制就是观察者模式的实际应用。
当一个广播消息被发送时,所有注册了相应广播接收器的组件都能够接收到并做出响应。
四、策略模式策略模式是一种行为型模式,它定义了一系列可相互替换的算法,并将每个算法封装在独立的类中。
通过切换不同的策略对象,可以在运行时改变系统的行为。
实际应用案例:在电商系统中,用户下单时可以选择不同的支付方式,比如支付宝、微信、银行卡等。
这些不同的支付方式就可以使用策略模式来实现。
五、装饰者模式装饰者模式是一种结构型模式,它允许动态地为对象添加额外的功能,同时又不改变其原有的结构。
软件常见设计模式1.创建型模式单例模式单例模式(Singleton Pattern)是⼀种常⽤的软件设计模式,该模式的主要⽬的是确保某⼀个类只有⼀个实例存在。
当你希望在整个系统中,某个类只能出现⼀个实例时,单例对象就能派上⽤场。
⽐如,某个服务器程序的配置信息存放在⼀个⽂件中,客户端通过⼀个 AppConfig 的类来读取配置⽂件的信息。
如果在程序运⾏期间,有很多地⽅都需要使⽤配置⽂件的内容,也就是说,很多地⽅都需要创建 AppConfig 对象的实例,这就导致系统中存在多个 AppConfig 的实例对象,⽽这样会严重浪费内存资源,尤其是在配置⽂件内容很多的情况下。
事实上,类似 AppConfig 这样的类,我们希望在程序运⾏期间只存在⼀个实例对象1 class Singleton(object):2 def __init__(self):3 pass45 def __new__(cls, *args, **kwargs):6 if not hasattr(Singleton, "_instance"): # 反射7 Singleton._instance = object.__new__(cls)8 return Singleton._instance910 obj1 = Singleton()11 obj2 = Singleton()12 print(obj1, obj2) #<__main__.Singleton object at 0x004415F0> <__main__.Singleton object at 0x004415F0>1 class Singleton(object):2 def __init__(self):3 pass45 def __new__(cls, *args, **kwargs):6 if not hasattr(Singleton, "_instance"): # 反射7 Singleton._instance = object.__new__(cls)8 return Singleton._instance910 obj1 = Singleton()11 obj2 = Singleton()12 print(obj1, obj2) #<__main__.Singleton object at 0x004415F0> <__main__.Singleton object at 0x004415F0>⼯⼚模式⼯⼚模式是⼀个在软件开发中⽤来创建对象的设计模式。
编程中的设计模式:8个常见模式解析设计模式是软件开发中常见的一种解决问题的思想模式,它是一种经过多次实践总结出来的在特定情境下,对特定问题的解决方案。
设计模式通过将经典的经验进行抽象,然后形成模式来指导软件开发工程师进行设计和开发。
下面将介绍8个常见的设计模式。
1.工厂模式(Factory Pattern)工厂模式是一种创建型模式,用于创建对象的过程中隐藏了具体的实现细节,只暴露了一个工厂类的接口。
工厂模式可以根据不同的参数或条件,动态地返回不同的具体对象,达到解耦的效果,提高了代码的灵活性和可维护性。
2.单例模式(Singleton Pattern)单例模式是一种创建型模式,保证一个类只有一个实例,并提供全局访问点,同时对外部隐藏了具体的创建过程。
单例模式可以用于实现全局资源的管理,例如线程池、数据库连接等,避免了资源的创建和销毁过程中的开销问题。
3.观察者模式(Observer Pattern)观察者模式是一种行为型模式,定义了一种一对多的依赖关系,使得当一个对象的状态发生变化时,其相关依赖对象都能够得到通知和更新。
观察者模式可以实现松耦合的通信方式,增加了对象之间的交互性,提高了系统的可扩展性和可维护性。
4.策略模式(Strategy Pattern)策略模式是一种行为型模式,定义了一系列算法或行为,将它们封装起来并可以相互替换。
策略模式使得算法的变化不会影响到调用算法的客户端,提高了代码的可复用性和可维护性。
5.装饰器模式(Decorator Pattern)装饰器模式是一种结构型模式,可以动态地给一个对象添加一些额外的职责,而无需对原始对象进行修改。
装饰器模式通过组合的方式,将一系列装饰器对象包裹在被装饰对象的外部,从而在运行时动态地扩展对象的功能。
6.适配器模式(Adapter Pattern)适配器模式是一种结构型模式,用于将一个类的接口转换成客户端所期望的接口。
适配器模式中,适配器类是作为两个不兼容的接口之间的桥梁,将一个类的接口转换成另一个接口,从而可以让它们能够正常地协同工作。
软件工程师中的常见设计模式设计模式是软件开发中经验丰富的工程师在解决特定问题时总结出的一种模式或思想,它可以提供一套解决方案,帮助开发人员降低系统的复杂性,并增加代码的可读性和可维护性。
在软件工程师的日常开发过程中,熟悉和掌握常见的设计模式是非常重要的。
本文将介绍一些常见的设计模式,以帮助软件工程师更好地应用设计模式。
一、单例模式单例模式是一种创建型的设计模式,它的主要目的是确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。
在软件开发中,我们常常需要保证某个类的实例只有一个,比如数据库连接池、线程池等。
使用单例模式可以有效地避免资源的浪费和冲突。
单例模式的实现方式有多种,其中最常见的是饿汉式和懒汉式。
饿汉式是在类加载时就创建实例,而懒汉式是在首次使用时才创建实例。
二、工厂模式工厂模式是一种创建型的设计模式,它的主要目的是将具体对象的创建和客户端的使用相分离。
工厂模式通过一个工厂类来负责创建对象,客户端只需要调用工厂类的方法即可获取所需的对象,而不需要关心具体对象的创建过程。
工厂模式有三种常见的实现方式:简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。
简单工厂模式通过一个工厂类来创建所有的对象,工厂方法模式通过一个工厂接口和多个具体工厂类来创建对象,抽象工厂模式通过多个工厂接口和多个具体工厂类来创建对象。
三、观察者模式观察者模式是一种行为型的设计模式,它的主要目的是定义了对象之间的一对多依赖关系,使得当一个对象状态发生改变时,其他依赖于它的对象都会收到通知并自动更新。
观察者模式由两个核心角色组成:观察者和被观察者。
其中被观察者维护着一个观察者列表,并提供注册和注销观察者的方法,而观察者通过接收被观察者的通知并执行相应的操作。
四、策略模式策略模式是一种行为型的设计模式,它的主要目的是定义了一系列的算法,并将其封装成独立的对象,使得这些算法可以互相替换。
通过使用策略模式,可以使得算法和客户端解耦,客户端无需关心具体的算法实现细节。
23种设计模式范文设计模式是软件开发中常用的解决方案模式,它们代表了在面对特定问题时的最佳实践和经验总结。
设计模式可以帮助我们更好地组织和设计代码,提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。
在本文中,我们将介绍23种常用的设计模式,并分别讨论它们的实现原理和在实际开发中的应用场景。
1. 单例模式(Singleton Pattern)单例模式是最简单的设计模式之一,它确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。
在实现上,可以通过将构造函数私有化,然后提供一个静态方法返回实例来实现单例。
应用场景:在需要实现全局唯一访问点的场景下,比如线程池、配置管理器等。
2. 工厂模式(Factory Pattern)工厂模式是用来创建对象的一种模式,它将对象的创建和实现分离,使得代码更易于维护和扩展。
工厂模式有简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式等几种不同的变体。
应用场景:在需要根据不同条件创建不同对象的场景下,比如数据库连接、日志记录等。
3. 抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)抽象工厂模式是工厂模式的一种扩展,它提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无需指定实际的类。
抽象工厂模式将一组工厂类封装起来,使其可以交换或者替换。
应用场景:在需要创建一组相关对象(如界面主题、操作系统等)并且需要保持一致性的场景下。
4. 建造者模式(Builder Pattern)建造者模式是用来生成复杂对象的一种模式,它将对象的构建与其表现分离,采用逐步构建的方式生成对象,可以让客户端不需要知道具体的构建细节。
应用场景:在构造过程比较复杂,需要多个组件协同工作的场景下,比如构建复杂的UI界面。
5. 原型模式(Prototype Pattern)原型模式是用来克隆对象的一种模式,它通过复制已有对象的原型来创建新的对象,避免了通过构造函数创建对象和初始化成员变量的重复过程。
应用场景:在需要创建大量相似对象或者初始化成本较高的对象时,可以使用原型模式。
保证一个类仅有一个实例,并提供一个该实例的全局访问点。
——《设计模式》
单例模式的概念很简单,下面以C#语言为例子,列出常见单例写法的优缺点。
1、简单实现
[csharp]view plain copy
1.public sealed class Singleton
2. {
3.static Singleton instance = null;
4.
5.public void Show()
6. {
7. Console.WriteLine( "instance function");
8. }
9.private Singleton()
10. {
11. }
12.
13.public static Singleton Instance
14. {
15.get
16. {
17.if (instance == null)
18. {
19. instance = new Singleton();
20. }
21.return instance;
22. }
23. }
24. }
评注:
对于线程来说不安全
单线程中已满足要求
优点:
由于实例是在Instance 属性方法内部创建的,因此类可以使用附加功能
直到对象要求产生一个实例才执行实例化;这种方法称为“惰性实例化”。
惰性实例化避免了在应用程序启动时实例化不必要的singleton。
2、线程的安全
[csharp]view plain copy
1.public sealed class Singleton
2. {
3.static Singleton instance = null;
4.private static readonly object padlock = new object();
5.
6.private Singleton()
7. {
8. }
9.
10.public static Singleton Instance
11. {
12.get
13. {
14.lock (padlock)
15. {
16.if (instance == null)
17. {
18. instance = new Singleton();
19. }
20. }
21.
22.return instance;
23. }
24. }
25. }
评注:
同一个时刻加了锁的那部分程序只有一个线程可以进入
对象实例由最先进入的那个线程创建
后来的线程在进入时(instence == null)为假,不会再去创建对象实例增加了额外的开销,损失了性能
3、双重锁定
[csharp]view plain copy
1.public sealed class Singleton
2. {
3.static Singleton instance = null;
4.private static readonly object padlock = new object();
5.
6.private Singleton()
7. {
8. }
9.
10.public static Singleton Instance
11. {
12.get
13. {
14.if (instance == null)
15. {
16.lock (padlock)
17. {
18.if (instance == null)
19. {
20. instance = new Singleton();
21. }
22. }
23. }
24.return instance;
25. }
26. }
27. }
评注:
多线程安全
线程不是每次都加锁
允许实例化延迟到第一次访问对象时发生
4、静态初始化
[csharp]view plain copy
1.public sealed class Singleton
2. {
3.private static readonly Singleton instance = null;
4.static Singleton()
5. {
6. instance = new Singleton();
7. }
8.private Singleton()
9. {
10. }
11.public static Singleton Instance
12. {
13.get
14. {
15.return instance;
16. }
17. }
18. }
评注:
依赖公共语言运行库负责处理变量初始化
公共静态属性为访问实例提供了一个全局访问点
对实例化机制的控制权较少(.NET代为实现)
静态初始化是在 .NET 中实现Singleton 的首选方法
小注:
静态构造函数既没有访问修饰符,C#会自动把他们标记为private,之所以必须标记为private,
是为了阻止开发人员写的代码调用它,对它的调用总是由CLR负责的。
5、延迟初始化
[csharp]view plain copy
1.public sealed class Singleton
2. {
3.private Singleton()
4. {
5. }
6.public static Singleton Instance
7. {
8.get
9. {
10.return Nested.instance;
11. }
12. }
13.
14.public static void Hello()
15. {
16. }
17.
18.private class Nested
19. {
20.internal static readonly Singleton instance = null;
21.static Nested()
22. {
23. instance = new Singleton();
24. }
25. }
26. }
评注:
初始化工作由Nested类的一个静态成员来完成,这样就实现了延迟初始化。
由于静态函数的调用时机,是在类被实例化或者静态成员被调用的时候进行调用,并且是由.net框架来调用静态构造函数来初始化静态成员变量,所以,如果按照写法四来写,再调用Hello方法的时候,就会实例化出来Singleton实例,这不是我们想看到的,因为我们有可能只是想用Hello方法,而不是别的。
注意事项:
1、Singleton模式中的实例构造器可以设置为protected以允许子类派生。
2、Singleton模式一般不要支持ICloneable接口,因为这可能会导致多个对象实例,与Singleton模式的初衷违背。
3、Singleton模式一般不要支持序列化,因为这也有可能导致多个对象实例,同样与Singleton模式的初衷违背。
4、Singletom模式只考虑到了对象创建的管理,没有考虑对象销毁的管理。
就支持垃圾回收的平台和对象的开销来讲,我们一般没有必要对其销毁进行特殊的管理。
总结:
1、Singleton模式是限制而不是改进类的创建。
2、理解和扩展Singleton模式的核心是“如何控制用户使用new对一个类的构造器的任意调用”。
3、可以很简单的修改一个Singleton,使它有少数几个实例,这样做是允许的而且是有意义的。