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《设计模式之禅(第2版)》7.4 单例模式的扩展

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如果一个类可以产生多个对象,对象的数量不受限制,则是非常容易实现的,直接使用new关键字就可以了,如果只需要一个对象,使用单例模式就可以了,但是如果要求一个类只能产生两三个对象呢?该怎么实现?我们还以皇帝为例来说明。

一般情况下,一个朝代的同一个时代只有一个皇帝,那有没有出现两个皇帝的情况呢?确实有,就出现在明朝,那三国期间的算不算?不算,各自称帝,各有各的地盘,国号不同。大家还记得《石灰吟》这首诗吗?作者是谁?于谦。他是被谁杀死的?明英宗朱祁镇。对,就是那个在土木堡之变中被瓦剌俘虏的皇帝,被俘虏后,他弟弟朱祁钰当上了皇帝,就是明景帝,估计刚当上皇帝乐疯了,忘记把他哥哥朱祁镇升级为太上皇,在那个时期就出现了两个皇帝,这期间的大臣是非常郁闷的,为什么呀?因为可能出现今天参拜的皇帝和昨天的皇帝不相同,昨天给那个皇帝汇报,今天还要给这个皇帝汇报一遍,该情况的类图如图7-3所示。

图7-3 多个皇帝类图

这个类图看起来还算简单,但是实现就有点复杂了。Emperor类如代码清单7-5所示。

代码清单7-5 固定数量的皇帝类

public class Emperor {     //定义最多能产生的实例数量     private static int maxNumOfEmperor = 2;         //每个皇帝都有名字,使用一个ArrayList来容纳,每个对象的私有属性     private static ArrayList<String> nameList=new ArrayList<String>;      //定义一个列表,容纳所有的皇帝实例     private static ArrayList<Emperor> emperorList=new ArrayList<Emperor>;     //当前皇帝序列号     private static int countNumOfEmperor =0;        //产生所有的对象     static{     for(int i=0;i<maxNumOfEmperor;i++){       emperorList.add(new Emperor("皇"+(i+1)+"帝"));     }     }     private Emperor{     //世俗和道德约束你,目的就是不产生第二个皇帝     }       //传入皇帝名称,建立一个皇帝对象     private Emperor(String name){     nameList.add(name);     }       //随机获得一个皇帝对象     public static Emperor getInstance{     Random random = new Random;     //随机拉出一个皇帝,只要是个精神领袖就成     countNumOfEmperor = random.nextInt(maxNumOfEmperor);     return emperorList.get(countNumOfEmperor);      }     //皇帝发话了     public static void say{     System.out.println(nameList.get(countNumOfEmperor));  }}  

在Emperor中使用了两个ArrayList分别存储实例和实例变量。当然,如果考虑到线程安全问题可以使用Vector来代替。臣子参拜皇帝的过程如代码清单7-6所示。

代码清单7-6 臣子参拜皇帝的过程

public class Minister {     public static void main(String args) {     //定义5个大臣     int ministerNum =5;     for(int i=0;i<ministerNum;i++){     Emperor emperor = Emperor.getInstance;     System.out.print("第"+(i+1)+"个大臣参拜的是:");     emperor.say;     }     }}  

大臣参拜皇帝的结果如下所示。

第1个大臣参拜的是:皇1帝

第2个大臣参拜的是:皇2帝

第3个大臣参拜的是:皇1帝

第4个大臣参拜的是:皇1帝

第5个大臣参拜的是:皇2帝

看,果然每个大臣参拜的皇帝都可能不一样,大臣们就开始糊涂了,A大臣给皇1帝汇报了一件事情,皇2帝不知道,然后就开始怀疑大臣A是皇1帝的亲信,然后就想办法开始整……

这种需要产生固定数量对象的模式就叫做有上限的多例模式,它是单例模式的一种扩展,采用有上限的多例模式,我们可以在设计时决定在内存中有多少个实例,方便系统进行扩展,修正单例可能存在的性能问题,提供系统的响应速度。例如读取文件,我们可以在系统启动时完成初始化工作,在内存中启动固定数量的reader实例,然后在需要读取文件时就可以快速响应。