原型模式(Prototype)
原型模式是一种创建型模式,它允许一个对象再创建另外一个可定制的对象,根本无需知道创建的细节。当直接创建对象的代价比较大时,则采用这种模式。
在Java中Prototype模式变成clone()方法的使用,由于Java的面向对象特性,使得在Java中使用原型模式变得很自然,两者已经几乎是浑然一体了。这反映在很多模式上,如Iterator遍历模式。
实现方法:
- 必须让布标类实现Cloneable接口
- 必须重写Object的clone方法,并且要把重写后的方法的访问控制修饰符改为public
public class MilkTea implements Cloneable {
public String type;
public boolean ice;
// 这种方式是浅拷贝
public MilkTea clone() throws CloneNotSupportedException {
return (MilkTea) super.clone();
}
}
这种模式要分清对象的浅拷贝与深拷贝。
建造者模式(Builder)
建造者模式是将一个复杂对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。说白了就是,将一个相似的构建对象的过程抽象出来,达到代码复用和可扩展的功能。
在这种设计模式中,有以下几个角色:
- builder,为创建一个产品对象的各个部件指定接口(指定建造标准,稳定建造流程)
- ConcreteBuilder:实现builder接口的具体建造者
- Director:构造一个使用builder接口的对象。它就是指导者,由他封装建造的过程。
- Product:具体的产品,被构建的对象。
扩展:建造者模式在使用过程中可以演化出多种形式
省略抽象建造者角色:如果系统中只需要一个具体的建造者的话,可以省略掉抽象建造者
省略指导者角色:在具体建造者只有一个的情况下,如果抽象建造者角色已经被省略掉,那么还可以省略掉指导者角色,让Builder自己扮演指导者和建造者双重角色
建造者与工厂模式的区别在于,工厂模式只需要新建出 一个产品即可,即new出一个对象;而建造者模式更注重产品新建出来后,为产品属性赋值的过程,它强调的是构建过程。
单例模式(Singleton)
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。
饿汉式
变量在申明时即被初始化。
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
private Singleton() { }
}
优点:线程安全;直观
缺点:增加类初始化时间,类即使不使用,也会被实例化
懒汉式
先声明一个空变量,需要用时才初始化
方式一:双检锁方式实现的线程安全的单例模式,别漏掉volatile
public class Singleton {
private static volatile Singleton instance = null;
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
private Singleton() { }
}
方式二:静态内部类方式保证懒汉式单例的线程安全
public class Singleton {
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.instance;
}
private static class SingletonHolder {
public static Singleton instance = new Singleton();
}
private Singleton() { }
为什么这种方式能保证线程安全?来分析两个问题:
- 静态内部类方式是怎么实现懒加载的
- 静态内部类方式是怎么保证线程安全的
类在初始化的时候,会立即加载内部类,内部类会在使用时才加载。所以当此 Singleton 类加载时,SingletonHolder 并不会被立即加载,所以不会像饿汉式那样占用内存。另外,Java 虚拟机规定,当访问一个类的静态字段时,如果该类尚未初始化,则立即初始化此类。当调用Singleton 的 getInstance 方法时,由于其使用了 SingletonHolder 的静态变量instance,所以这时才会去初始化 SingletonHolder,在 SingletonHolder 中 new 出 Singleton 对象。这就实现了懒加载。
其次,虚拟机在加载类的 clinit 方法时,会保证 clinit 在多线程中被正确的加锁、同步,即使有多个线程同时去初始化一个类,一次也只有一个线程可以执行 clinit 方法,其他线程都需要阻塞等待,从而保证了线程安全。
如何权衡两种方式?一般的建议是:对于构建不复杂,加载完成后会立即使用的单例对象,推荐使用饿汉式。对于构建过程耗时较长,并不是所有使用此类都会用到的单例对象,推荐使用懒汉式。
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