Java設(shè)計(jì)模式之單例和原型

更新時(shí)間：2022年10月11日 09:06:27 作者：tianClassmate

這篇文章介紹了Java設(shè)計(jì)模式之單例和原型，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)。對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下

今天這篇文章我們來學(xué)習(xí)創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式的另外兩個(gè)孿生兄弟，單例和原型，其中原型設(shè)計(jì)模式中我們深入到JVM的內(nèi)存模型，最后順便談?wù)凧ava中的值傳遞和引用傳遞。

上篇文章老王買產(chǎn)品我們從最原始的基本實(shí)現(xiàn)方法，到簡單（靜態(tài)）工廠，然后使用工廠方法設(shè)計(jì)模式進(jìn)行改造，最后考慮產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生變體，我們又?jǐn)U展到了抽象工廠。

設(shè)計(jì)模式所有的相關(guān)代碼均已上傳到碼云讀者可以自行下載學(xué)習(xí)測(cè)試，本地源碼下載。

一、引出問題

今天老王又來了，還是想買我們的產(chǎn)品，今天老王上老就提出來一個(gè)要求，當(dāng)他購買產(chǎn)品的時(shí)候，每次都要從貨架上給他拿相同的一個(gè)。

如果用傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式，當(dāng)老王拿到產(chǎn)品以后，直接和上一個(gè)比對(duì)一下就行了，如果不一致老王就還回來。

但通過我們查閱軟件的七大設(shè)計(jì)原則，這很明顯違反了依賴倒置原則，為了避免耦合和讓代碼更易于維護(hù)，老王是不能依賴具體產(chǎn)品的。

二、單例

我們就需要將產(chǎn)品比對(duì)在創(chuàng)建產(chǎn)品的時(shí)候進(jìn)行判斷，老王就只管拿。

老王來之前應(yīng)該還有兩種情況，一種就是老王還沒來，產(chǎn)品就準(zhǔn)備好了，也即餓漢式。第二種就是老王什么時(shí)候來，什么時(shí)候給他準(zhǔn)備產(chǎn)品，也即懶漢式。

我們看具體的實(shí)現(xiàn)代碼：

懶漢式：

/**
 * 懶漢式
 * @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;
    }

餓漢式：

/**
 * 餓漢式
 * @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;
    }
}

老王類：

/**
 * @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("我倆一樣...");
        }else {
            System.out.println("我倆不一樣...");
        }
    }
}

以上就是單例設(shè)計(jì)模式中的懶漢式和餓漢式，應(yīng)該是設(shè)計(jì)模式中最簡單的一個(gè)，理解起來難度也不大。

為了克服老王和他兒子小王一起來拿錯(cuò)的尷尬，我們?cè)诜椒ㄉ霞觭ynchronized鎖，對(duì)象引用上加volatile共享變量，但這樣會(huì)帶來效率問題，如果不考慮多線程需求，讀者可自行去掉。

三、原型

老王今天很明顯是找茬，他繼續(xù)說，如果我不想要一個(gè)了，我要每次買都要不同的，你看著辦。

每次創(chuàng)建產(chǎn)品都要不同的，傳統(tǒng)的方式肯定就是重新new一個(gè)對(duì)象，但每創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象都是一個(gè)復(fù)雜的過程，而且這樣還會(huì)帶來一定的代碼冗余。

這就需要用到創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式中的原型模式中的拷貝，其中又分為淺拷貝和深拷貝。

我們先看基本概念。

淺克?。簞?chuàng)建一個(gè)新對(duì)象,對(duì)象種屬性和原來對(duì)象的屬性完全相同,對(duì)于非基本類型屬性仍指向原有屬性所指向的內(nèi)存地址
深克?。簞?chuàng)建一個(gè)新對(duì)象,屬性中引用類型也會(huì)被克隆,不再指向原來屬性所指向的內(nèi)存地址

這段意思也就是，老王購買產(chǎn)品的時(shí)候，如果產(chǎn)品都是基本數(shù)據(jù)類型（byte（位）、short（短整數(shù)）、int（整數(shù)）、long（長整數(shù)）、float（單精度）、double（雙精度）、char（字符）和boolean（布爾值））和String,那么我們就使用淺拷貝。

如果產(chǎn)品包括別的產(chǎn)品（對(duì)象）的引用類型就要使用深拷貝。

如果想搞明白，為什么造成深拷貝和淺拷貝這個(gè)問題，我們就要重點(diǎn)說說JVM的內(nèi)存模型。

我們聲明一個(gè)基本數(shù)據(jù)類型的變量a=2，實(shí)際上是在棧中直接存儲(chǔ)了一個(gè)a=2，當(dāng)拷貝的時(shí)候直接把值拷貝過去，也就是直接有了一份a的副本。

當(dāng)我們創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象時(shí)Student stu=new Student()，實(shí)際上對(duì)象的值存儲(chǔ)在堆中，在棧中只存放了stu="對(duì)象地址"，stu指向了堆中的地址，jvm拷貝的時(shí)候只復(fù)制了棧中的地址，實(shí)際上他們堆中的對(duì)象還是一個(gè)。

我們?cè)賮砜碨tring類型。String 存在于堆內(nèi)存、常量池；這種比較特殊, 傳遞是引用地址；由本身的final性, 每次賦值都是一個(gè)新的引用地址，原對(duì)象的引用和副本的引用互不影響。因此String就和基本數(shù)據(jù)類型一樣,表現(xiàn)出了"深拷貝"特性。

我們具體看實(shí)現(xiàn)代碼：

淺拷貝類：

/**
 * @author tcy
 * @Date 29-07-2022
 */
public class ShallowProduct implements Cloneable{

    private String name;

    private int num;

    public void show(){
        System.out.println("這是淺產(chǎn)品..."+name+"數(shù)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();
    }
}

如果需要哪個(gè)對(duì)象淺拷貝，需要該對(duì)象實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，并重寫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();
}

調(diào)用時(shí)輸出的對(duì)象中的值直接就是兩個(gè)不同的對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了對(duì)象的淺拷貝。

如果該對(duì)象中包括引用類型呢?那怎么實(shí)現(xiàn)呢。

其實(shí)原理上也是很簡單的，只需要將非基本數(shù)據(jù)類型也像淺拷貝那樣操做就行了，然后在當(dāng)前clone()方法中，調(diào)用非基本數(shù)據(jù)類型的clone()方法

深拷貝引用類：

/**
 * @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();
    }
}

深拷貝類：

/**
 * @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("這是深產(chǎn)品..."+name+"數(shù)量："+num+"包括child:"+child.getChildName());
    }


    @Override
    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;
    }
}

我們測(cè)試一下對(duì)象中的值是否發(fā)生了改變。

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、老王都正確的輸出了，說明實(shí)現(xiàn)沒有問題。

這樣就符合了老王的要求。

既然說到了jvm的內(nèi)存模型，就有必要說一下java中的值傳遞和引用傳遞。

實(shí)際上java應(yīng)該就是值傳遞，在調(diào)用方法的時(shí)候，如果參數(shù)是基本數(shù)據(jù)類型，那么傳遞的就是副本，我們?cè)诜椒ㄖ袩o論怎么給他賦值，他原本的值都不會(huì)有變化。

在調(diào)用方法的時(shí)候，如果參數(shù)是引用數(shù)據(jù)類型，那么傳遞的就是這個(gè)對(duì)象的地址，我們?cè)诜椒ㄖ行薷倪@個(gè)對(duì)象都會(huì)影響他原本的對(duì)象。

造成這個(gè)現(xiàn)象的原因其實(shí)是和淺拷貝、深拷貝的原理是一樣的，都是棧、堆內(nèi)存的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的。

老王看他的要求都滿足了，最后心滿意足的拿著產(chǎn)品走了。

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。如果你想了解更多相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)查看下面相關(guān)鏈接

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