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Java私塾:研磨设计模式之单例模式

 2013/12/10 15:26:23  Atermojn  程序员俱乐部  我要评论(0)
  • 摘要:看到很多朋友在写单例,也来凑个热闹,虽然很简单,但是也有很多知识点在单例里面,看看是否能写出点不一样来。单例模式(Singleton)1场景问题1.1读取配置文件的内容考虑这样一个应用,读取配置文件的内容。很多应用项目,都有与应用相关的配置文件,这些配置文件多是由项目开发人员自定义的,在里面定义一些应用需要的参数数据。当然在实际的项目中,这种配置文件多采用xml格式的。也有采用properties格式的,毕竟使用Java来读取properties格式的配置文件比较简单。现在要读取配置文件的内容
  • 标签:Java 研磨设计模式 模式 设计 设计模式 单例模式

看到很多朋友在写单例,也来凑个热闹,虽然很简单,但是也有很多知识点在单例里面,看看是否能写出点不一样来。


单例模式(Singleton)


1  场景问题
1.1  读取配置文件的内容
        考虑这样一个应用,读取配置文件的内容。
        很多应用项目,都有与应用相关的配置文件,这些配置文件多是由项目开发人员自定义的,在里面定义一些应用需要的参数数据。当然在实际的项目中,这种配置文件多采用xml格式的。也有采用properties格式的,毕竟使用Java来读取properties格式的配置文件比较简单。
        现在要读取配置文件的内容,该如何实现呢?
1.2  不用模式的解决方案
        有些朋友会想,要读取配置文件的内容,这也不是个什么困难的事情,直接读取文件的内容,然后把文件内容存放在相应的数据对象里面就可以了。真的这么简单吗?先实现看看吧。
        为了示例简单,假设系统是采用的properties格式的配置文件。
(1)那么直接使用Java来读取配置文件,示例代码如下:

java代码:
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/**
* 读取应用配置文件
*/ 
public class AppConfig { 
    /**
     * 用来存放配置文件中参数A的值
     */ 
    private String parameterA; 
    /**
     * 用来存放配置文件中参数B的值
     */ 
    private String parameterB;   
 
    public String getParameterA() { 
        return parameterA; 
    } 
    public String getParameterB() { 
        return parameterB; 
    } 
    /**
     * 构造方法
     */ 
    public AppConfig(){ 
        //调用读取配置文件的方法 
        readConfig(); 
    } 
    /**
     * 读取配置文件,把配置文件中的内容读出来设置到属性上
     */ 
    private void readConfig(){ 
        Properties p = new Properties();  
        InputStream in = null; 
        try { 
            in = AppConfig.class.getResourceAsStream( 
"AppConfig.properties"); 
            p.load(in); 
            //把配置文件中的内容读出来设置到属性上 
            this.parameterA = p.getProperty("paramA"); 
            this.parameterB = p.getProperty("paramB"); 
        } catch (IOException e) { 
            System.out.println("装载配置文件出错了,具体堆栈信息如下:"); 
            e.printStackTrace(); 
        }finally{ 
            try { 
                in.close(); 
            } catch (IOException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
        } 
    } 



注意:只有访问参数的方法,没有设置参数的方法。
(2)应用的配置文件,名字是AppConfig.properties,放在AppConfig相同的包里面,简单示例如下:

java代码:
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paramA=a 
paramB=b 


(3)写个客户端来测试一下,示例代码如下:

java代码:
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public class Client { 
    public static void main(String[] args) { 
        //创建读取应用配置的对象 
        AppConfig config = new AppConfig(); 
         
        String paramA = config.getParameterA(); 
        String paramB = config.getParameterB(); 
         
        System.out.println("paramA="+paramA+",paramB="+paramB); 
    } 


运行结果如下:
paramA=a,paramB=b

1.3  有何问题
        上面的实现很简单嘛,很容易的就实现了要求的功能。仔细想想,有没有什么问题呢?
        看看客户端使用这个类的地方,是通过new一个AppConfig的实例来得到一个操作配置文件内容的对象。如果在系统运行中,有很多地方都需要使用配置文件的内容,也就是很多地方都需要创建AppConfig这个对象的实例。
        换句话说,在系统运行期间,系统中会存在很多个AppConfig的实例对象,这有什么问题吗?
        当然有问题了,试想一下,每一个AppConfig实例对象,里面都封装着配置文件的内容,系统中有多个AppConfig实例对象,也就是说系统中会同时存在多份配置文件的内容,这会严重浪费内存资源。如果配置文件内容较少,问题还小一点,如果配置文件内容本来就多的话,对于系统资源的浪费问题就大了。事实上,对于AppConfig这种类,在运行期间,只需要一个实例对象就够了。
        把上面的描述进一步抽象一下,问题就出来了:在一个系统运行期间,某个类只需要一个类实例就可以了,那么应该怎么实现呢?
2  解决方案
2.1  单例模式来解决
        用来解决上述问题的一个合理的解决方案就是单例模式。那么什么是单例模式呢?
(1)单例模式定义
        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)应用单例模式来解决的思路
        仔细分析上面的问题,现在一个类能够被创建多个实例,问题的根源在于类的构造方法是公开的,也就是可以让类的外部来通过构造方法创建多个实例。换句话说,只要类的构造方法能让类的外部访问,就没有办法去控制外部来创建这个类的实例个数。
        要想控制一个类只被创建一个实例,那么首要的问题就是要把创建实例的权限收回来,让类自身来负责自己类实例的创建工作,然后由这个类来提供外部可以访问这个类实例的方法,这就是单例模式的实现方式。
2.2  模式结构和说明
单例模式结构见图1所:


图1  单例模式结构图
Singleton:
        负责创建Singleton类自己的唯一实例,并提供一个getInstance的方法,让外部来访问这个类的唯一实例。
2.3  单例模式示例代码
        在Java中,单例模式的实现又分为两种,一种称为懒汉式,一种称为饿汉式,其实就是在具体创建对象实例的处理上,有不同的实现方式。下面分别来看这两种实现方式的代码示例。为何这么写,具体的在后面再讲述。
       (1)懒汉式实现,示例代码如下:

java代码:
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/**
* 懒汉式单例实现的示例
*/ 
public class Singleton { 
    /**
     * 定义一个变量来存储创建好的类实例
     */ 
    private static Singleton uniqueInstance = null; 
    /**
     * 私有化构造方法,好在内部控制创建实例的数目
     */ 
    private Singleton(){ 
        // 
    } 
    /**
     * 定义一个方法来为客户端提供类实例
     * @return 一个Singleton的实例
     */ 
    public static synchronized Singleton getInstance(){ 
        //判断存储实例的变量是否有值 
        if(uniqueInstance == null){ 
            //如果没有,就创建一个类实例,并把值赋值给存储类实例的变量 
            uniqueInstance = new Singleton(); 
        } 
        //如果有值,那就直接使用 
        return uniqueInstance; 
    } 
    /**
     * 示意方法,单例可以有自己的操作
     */ 
    public void singletonOperation(){ 
        //功能处理 
    } 
    /**
     * 示意属性,单例可以有自己的属性
     */ 
    private String singletonData; 
    /**
     * 示意方法,让外部通过这些方法来访问属性的值
     * @return 属性的值
     */ 
    public String getSingletonData(){ 
        return singletonData; 
    } 


(2)饿汉式实现,示例代码如下:

java代码:
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/**
* 饿汉式单例实现的示例
*/ 
public class Singleton { 
    /**
     * 定义一个变量来存储创建好的类实例,直接在这里创建类实例,只会创建一次
     */ 
    private static Singleton uniqueInstance = new Singleton(); 
    /**
     * 私有化构造方法,好在内部控制创建实例的数目
     */ 
    private Singleton(){ 
        // 
    } 
    /**
     * 定义一个方法来为客户端提供类实例
     * @return 一个Singleton的实例
     */ 
    public static Singleton getInstance(){ 
        //直接使用已经创建好的实例 
        return uniqueInstance; 
    } 
     
    /**
     * 示意方法,单例可以有自己的操作
     */ 
    public void singletonOperation(){ 
        //功能处理 
    } 
    /**
     * 示意属性,单例可以有自己的属性
     */ 
    private String singletonData; 
    /**
     * 示意方法,让外部通过这些方法来访问属性的值
     * @return 属性的值
     */ 
    public String getSingletonData(){ 
        return singletonData; 
    } 




2.4  使用单例模式重写示例
        要使用单例模式来重写示例,由于单例模式有两种实现方式,这里选一种来实现就好了,就选择饿汉式的实现方式来重写示例吧。
        采用饿汉式的实现方式来重写实例的示例代码如下:

java代码:
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/**
* 读取应用配置文件,单例实现
*/ 
public class AppConfig { 
    /**
     * 定义一个变量来存储创建好的类实例,直接在这里创建类实例,只会创建一次
     */ 
    private static AppConfig instance = new AppConfig(); 
    /**
     * 定义一个方法来为客户端提供AppConfig类的实例
     * @return 一个AppConfig的实例
     */ 
    public static AppConfig getInstance(){ 
        return instance; 
    } 
     
    /**
     * 用来存放配置文件中参数A的值
     */ 
    private String parameterA; 
    /**
     * 用来存放配置文件中参数B的值
     */ 
    private String parameterB; 
    public String getParameterA() { 
        return parameterA; 
    } 
    public String getParameterB() { 
        return parameterB; 
    } 
    /**
     * 私有化构造方法
     */ 
    private AppConfig(){ 
        //调用读取配置文件的方法 
        readConfig(); 
    } 
    /**
     * 读取配置文件,把配置文件中的内容读出来设置到属性上
     */ 
    private void readConfig(){ 
        Properties p = new Properties();  
        InputStream in = null; 
        try { 
            in = AppConfig.class.getResourceAsStream( 
"AppConfig.properties"); 
            p.load(in); 
            //把配置文件中的内容读出来设置到属性上 
            this.parameterA = p.getProperty("paramA"); 
            this.parameterB = p.getProperty("paramB"); 
        } catch (IOException e) { 
            System.out.println("装载配置文件出错了,具体堆栈信息如下:"); 
            e.printStackTrace(); 
        }finally{ 
            try { 
                in.close(); 
            } catch (IOException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
        } 
    }    


当然,测试的客户端也需要相应的变化,示例代码如下:

java代码:
查看复制到剪贴板打印
public class Client { 
    public static void main(String[] args) { 
        //创建读取应用配置的对象 
        AppConfig config = AppConfig.getInstance(); 
 
        String paramA = config.getParameterA(); 
        String paramB = config.getParameterB(); 
 
        System.out.println("paramA="+paramA+",paramB="+paramB); 
    } 


去测试看看,是否能满足要求。
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