设计模式之单例和原型(单例设计模式的优点)

  本篇文章为你整理了设计模式之单例和原型(单例设计模式的优点)的详细内容,包含有单例设计模式原理 单例设计模式的优点 单例设计模式的主要作用 设计模式中单例模式的优缺点 设计模式之单例和原型,希望能帮助你了解 设计模式之单例和原型。

  今天这篇文章我们来学习创建型设计模式的另外两个孪生兄弟,单例和原型,其中原型设计模式中我们深入到JVM的内存模型,最后顺便谈谈Java中的值传递和引用传递。

  上篇文章老王买产品 我们从最原始的基本实现方法,到简单(静态)工厂,然后使用工厂方法设计模式进行改造,最后考虑产品会产生变体,我们又扩展到了抽象工厂。

  设计模式所有的相关代码均已上传到码云 读者可以自行下载学习测试。

  一、引出问题

  今天老王又来了,还是想买我们的产品,今天老王上老就提出来一个要求,当他购买产品的时候,每次都要从货架上给他拿相同的一个。

  如果用传统实现方式,当老王拿到产品以后,直接和上一个比对一下就行了,如果不一致老王就还回来。

  但通过我们查阅软件的七大设计原则 ,这很明显违反了依赖倒置原则,为了避免耦合和让代码更易于维护,老王是不能依赖具体产品的。

  我们就需要将产品比对在创建产品的时候进行判断,老王就只管拿。

  老王来之前应该还有两种情况,一种就是老王还没来,产品就准备好了,也即饿汉式。第二种就是老王什么时候来,什么时候给他准备产品,也即懒汉式。

  我们看具体的实现代码:

  懒汉式:

  

/**

 

   * 懒汉式

   * @author tcy

   * @Date 29-07-2022

  public class LazySingletonProduct {

   private static volatile LazySingletonProduct instance=null;

   private LazySingletonProduct(){}

   public static synchronized LazySingletonProduct getInstance(){

   if (instance==null){

   instance=new LazySingletonProduct();

   return instance;

  

 

  饿汉式:

  

/**

 

   * 饿汉式

   * @author tcy

   * @Date 29-07-2022

  public class HungrySingletonProduct {

   private static volatile HungrySingletonProduct instance=new HungrySingletonProduct();

   private HungrySingletonProduct(){};

   public static synchronized HungrySingletonProduct getInstance(){

   if (instance==null){

   instance=new HungrySingletonProduct();

   return instance;

  

 

  老王类:

  

/**

 

   * @author tcy

   * @Date 29-07-2022

  public class Client {

   public static void main(String[] args) {

   HungrySingletonProduct instance1 = HungrySingletonProduct.getInstance();

   HungrySingletonProduct instance2 = HungrySingletonProduct.getInstance();

   if (instance1==instance2){

   System.out.println("我俩一样...");

   }else {

   System.out.println("我俩不一样...");

  

 

  以上就是单例设计模式中的懒汉式和饿汉式,应该是设计模式中最简单的一个,理解起来难度也不大。

  为了克服老王和他儿子小王一起来拿错的尴尬,我们在方法上加synchronized锁,对象引用上加volatile共享变量,但这样会带来效率问题,如果不考虑多线程需求,读者可自行去掉。

  老王今天很明显是找茬,他继续说,如果我不想要一个了,我要每次买都要不同的,你看着办。

  每次创建产品都要不同的,传统的方式肯定就是重新new一个对象,但每创建一个对象都是一个复杂的过程,而且这样还会带来一定的代码冗余。

  这就需要用到创建型设计模式中的原型模式中的拷贝,其中又分为浅拷贝和深拷贝。

  我们先看基本概念。

  浅克隆:创建一个新对象,对象种属性和原来对象的属性完全相同,对于非基本类型属性仍指向原有属性所指向的内存地址

  深克隆:创建一个新对象,属性中引用类型也会被克隆,不再指向原来属性所指向的内存地址

  这段意思也就是,老王购买产品的时候,如果产品都是基本数据类型(byte(位)、short(短整数)、int(整数)、long(长整数)、float(单精度)、double(双精度)、char(字符)和boolean(布尔值))和String,那么我们就使用浅拷贝。

  如果产品包括别的产品(对象)的引用类型就要使用深拷贝。

  如果想搞明白,为什么造成深拷贝和浅拷贝这个问题,我们就要重点说说JVM的内存模型。

  我们声明一个基本数据类型的变量a=2,实际上是在栈中直接存储了一个a=2,当拷贝的时候直接把值拷贝过去,也就是直接有了一份a的副本。

  当我们创建一个对象时Student stu=new Student(),实际上对象的值存储在堆中,在栈中只存放了stu="对象地址",stu指向了堆中的地址,jvm拷贝的时候只复制了栈中的地址,实际上他们堆中的对象还是一个。

  我们再来看String类型。String 存在于堆内存、常量池;这种比较特殊, 传递是引用地址;由本身的final性, 每次赋值都是一个新的引用地址,原对象的引用和副本的引用互不影响。因此String就和基本数据类型一样,表现出了"深拷贝"特性。

  我们具体看实现代码:

  浅拷贝类:

  

/**

 

   * @author tcy

   * @Date 29-07-2022

  public class ShallowProduct implements Cloneable{

   private String name;

   private int num;

   public void show(){

   System.out.println("这是浅产品..."+name+"数量:"+num);

   public String getName() {

   return name;

   public ShallowProduct setName(String name) {

   this.name = name;

   return this;

   public int getNum() {

   return num;

   public ShallowProduct setNum(int num) {

   this.num = num;

   return this;

   @Override

   public ShallowProduct clone() throws CloneNotSupportedException {

   return (ShallowProduct) super.clone();

  

 

  如果需要哪个对象浅拷贝,需要该对象实现Cloneable接口,并重写clone()方法。

  

public void shallowTest()throws CloneNotSupportedException{

 

   ShallowProduct product1=new ShallowProduct();

   ShallowProduct product2 = product1.clone();

   product1.setName("老王");

   product2.setName("老李");

   product1.setNum(1);

   product2.setNum(2);

   product1.show();

   product2.show();

  

 

  调用时输出的对象中的值直接就是两个不同的对象,实现了对象的浅拷贝。

  如果该对象中包括引用类型呢?那怎么实现呢。

  其实原理上也是很简单的,只需要将非基本数据类型也像浅拷贝那样操做就行了,然后在当前clone()方法中,调用非基本数据类型的clone()方法

  深拷贝引用类:

  

/**

 

   * @author tcy

   * @Date 29-07-2022

  public class Child implements Cloneable{

   private String childName;

   public String getChildName() {

   return childName;

   public Child setChildName(String childName) {

   this.childName = childName;

   return this;

   @Override

   protected Child clone() throws CloneNotSupportedException {

   return (Child) super.clone();

  

 

  深拷贝类:

  

/**

 

   * @author tcy

   * @Date 29-07-2022

  public class DeepProduct implements Cloneable{

   private String name;

   private Integer num;

   private Child child;

   public String getName() {

   return name;

   public DeepProduct setName(String name) {

   this.name = name;

   return this;

   public Integer getNum() {

   return num;

   public DeepProduct setNum(Integer num) {

   this.num = num;

   return this;

   public void show(){

   System.out.println("这是深产品..."+name+"数量:"+num+"包括child:"+child.getChildName());

  
public DeepProduct clone() throws CloneNotSupportedException {

   DeepProduct clone = (DeepProduct) super.clone();

   clone.child=child.clone();

   return clone;

   public Child getChild() {

   return child;

   public DeepProduct setChild(Child child) {

   this.child = child;

   return this;

  

 

  我们测试一下对象中的值是否发生了改变。

  

public void deepTest() throws CloneNotSupportedException {

 

   DeepProduct product1=new DeepProduct();

   Child child=new Child();

   child.setChildName("老王child");

   product1.setName("老王");

   product1.setNum(1);

   product1.setChild(child);

   //--------------

   DeepProduct product2=product1.clone();

   product2.setName("老李");

   product2.setNum(2);

   product2.getChild().setChildName("老李child");

   product1.show();

   product2.show();

  

 

  老李、老王都正确的输出了,说明实现没有问题。

  这样就符合了老王的要求。

  既然说到了jvm的内存模型,就有必要说一下java中的值传递和引用传递。

  实际上java应该就是值传递,在调用方法的时候,如果参数是基本数据类型,那么传递的就是副本,我们在方法中无论怎么给他赋值,他原本的值都不会有变化。

  在调用方法的时候,如果参数是引用数据类型,那么传递的就是这个对象的地址,我们在方法中修改这个对象都会影响他原本的对象。

  造成这个现象的原因其实是和浅拷贝、深拷贝的原理是一样的,都是栈、堆内存的结构导致的。

  老王看他的要求都满足了,最后心满意足的拿着产品走了。

  以上就是设计模式之单例和原型(单例设计模式的优点)的详细内容,想要了解更多 设计模式之单例和原型的内容,请持续关注盛行IT软件开发工作室。

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