淺析Java設計模式程式設計中的單例模式與簡單工廠模式

單例模式
動機
有時候只有一個類別的實例是很重要的。例如，一個系統應該只有一個視窗管理實例。

單例模式是最簡單設計模式：類別負責實例化自己，確保只有一個實例，並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. 提供存取這個實例的入口。

使用final確保被建立一次，private的建構子確保不被實例化。 public的getInstance方法確保外部能夠存取。下方是餓漢模式：

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;
    }
}

   

的適用場景和實例使用一個適用場景和實例。
2. 控制類，一般整個系統都只有一個控制實例。

具體問題和實作

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定機制。
3. 餓漢模式使用靜態變量，在程式載入時就實例化，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，以確保只有一個工廠。
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. 在多執行緒的程式中，要注意資料的同步。
2. 序列化時要使用readResolve方法傳回實例，避免多個物件被建立。
3. 如果被多個類別載入器載入時，會有多個實例被建立。

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. 不向客戶透露物件實例化的細節。

2. 透過通用介面建立物件。

實作

實作非常簡單：

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的具體實作。

實例

1. 繪製形狀的繪圖程式。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，然後根據客戶的描述創建對於的產品。不過當新增新的形狀時，我們需要修改工廠類別。

具體問題和實現

1. 增加新產品時，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
  }
  ...
}

   

一般我們透過if語句判斷產品描述，並實例化不同的產品，有新的產品時，我們需要增加新的判斷。透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複雜度，比如多種對像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，對一些複雜和需要經常擴展的程序，使用抽象工廠模式或工廠方法模式。

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