多例设计模式

一 多例设计模式定义
多例设计模式就是存在多个对象实例,供外部应用裯用,比喻数据库连接池。

 

二多例模式静态类图


 

三多例模式代码实现
1多例模式核心类下载

Java代码   
  1. package com.demo.multipleton;  
  2.   
  3. import java.util.ArrayList;  
  4.   
  5. /** 
  6.  * 多例模式 
  7.  *  
  8.  * @author 
  9.  *  
  10.  */  
  11. public class Multipleton {  
  12.   
  13.     // 多例数量  
  14.     private static final int N = 10;  
  15.   
  16.     // 存放N个实例对象的容器  
  17.     private static ArrayList<Multipleton> list = new ArrayList<Multipleton>(N);  
  18.   
  19.     // 每个对象的序号 标识  
  20.     private int no;  
  21.   
  22.     // 私有构造方法 防止外界应用程序实例化  
  23.     private Multipleton(int no) {  
  24.         this.no = no;  
  25.         System.out.println("-- Create Multipleton Object[" + no + "]!");  
  26.     }  
  27.   
  28.     // 实例化N个对象实例  
  29.     static {  
  30.         // 添加Multipleton对象实例  
  31.         for (int i = 0; i < N; i++) {  
  32.             list.add(new Multipleton(i));  
  33.         }  
  34.     }  
  35.   
  36.     /** 
  37.      * 随机获得 实例对象 
  38.      */  
  39.     public static Multipleton getRandomInstance() {  
  40.         // 获得随机数字  
  41.         int num = (int) (Math.random() * N);  
  42.         // 获得list中的对象实例  
  43.         return list.get(num);  
  44.     }  
  45.   
  46.     public int getNo() {  
  47.         return no;  
  48.     }  
  49.   
  50.     public void setNo(int no) {  
  51.         this.no = no;  
  52.     }  
  53. }  

 2多例模式客户端下载

Java代码   
  1. package com.demo;  
  2.   
  3. import com.demo.multipleton.Multipleton;  
  4.   
  5. /** 
  6.  * 客户端应用程序 
  7.  *  
  8.  * @author 
  9.  *  
  10.  */  
  11. public class MultipletonClient {  
  12.   
  13.     /** 
  14.      * @param args 
  15.      */  
  16.     public static void main(String[] args) {  
  17.         // 获得Multipleton对象实例  
  18.         Multipleton multipleton = Multipleton.getRandomInstance();  
  19.         System.out.println("multipleton:" + multipleton.getNo());  
  20.         // 在次获得Multipleton对象实例  
  21.         Multipleton multipleton2 = Multipleton.getRandomInstance();  
  22.         System.out.println("multipleton2:" + multipleton2.getNo());  
  23.         // 比较两个对象是否是同一个对象实例  
  24.         if (multipleton == multipleton2) {  
  25.             System.out.println("--这是同一个对象!");  
  26.         } else {  
  27.             System.out.println("--这是不同的对象!");  
  28.         }  
  29.     }  
  30. }  

 3运行结果
-- Create Multipleton Object[0]!
-- Create Multipleton Object[1]!
-- Create Multipleton Object[2]!
-- Create Multipleton Object[3]!
-- Create Multipleton Object[4]!
-- Create Multipleton Object[5]!
-- Create Multipleton Object[6]!
-- Create Multipleton Object[7]!
-- Create Multipleton Object[8]!
-- Create Multipleton Object[9]!
multipleton:2
multipleton2:2
--这是同一个对象!
4 从上面程序运行结果,可以得出两个结论
4.1 实例化N个实例对象的过程只执行一次。
4.2 随机获得Multipleton对象。

模式的扩展及应用。 编写一个类LimitInstanceClass,该类最多可以实化指定个数实。实的个数用配置文件InstanceLimit.cfg指定。如,如果InstanceLimit.cfg的内容为2,则LimitInstanceClass最多可以同时存在2个对象。LimitInstanceClass的对象有一个整型成员变量id,保存对象的编号;有一个boolean型变量isBusy,如果该变量的值为true,表示该对象正在被使用,否则该对象空闲;如果存在空闲的对象,则调用LimitInstanceClass的getInstance()方法会返回一个空闲对象,同时将该对象的isBusy置为true;如果不存在空闲对象则返回null。LimitInstanceClass有一个release()方法,该方法将对象的isBusy置为false。LimitInstanceClass还有一个String类型的成员变量accessMessage,以及一个成员方法writeAccessMessage(String message),该方法将参数message追加到accessMessage。LimitInstanceClass的printAccessMessage()方法输出accessMessage的内容。 编写一个线程类AccessLimitInstanceClassThread,在其run()方法中获取一个LimitInstanceClass对象,调用获得的对象的writeAccessMessage(String message)将自己的线程名写入accessMessage,随机休眠0-5秒,再调用printAccessMessage(),最后调用release()方法。 编写一个UseLimitInstanceClass类,在其main方法中实化10个AccessLimitInstanceClassThread线程对象,并启动各个线程。 设置InstanceLimit.cfg的内容为3,写出你的程序的运行结果。
<think>首先,用户的问题是:“我想了解Java多例设计模式的概念和实现方式 请问Java 多例设计模式实现方法”。所以,我需要专注于多例设计模式的概念和实现方式。 从系统级指令中: - 所有行内数学表达式必须使用$...$格式,但在这个上下文中,可能没有数学表达式。问题涉及Java编程,所以可能不需要数学格式。 - 独立公式使用$$...$$,但同样,可能不适用。 - LaTeX语法正确:确保任何数学部分正确,但这里可能没有。 - 使用中文回答:整个回答必须用中文。 - 生成相关问题:在回答末尾添加相关问题。 - 引用的段落末尾添加引用标识:如[^1],但用户提供了引用内容,我需要引用这些。 用户提供了引用: - 引用[1]: 关于多例设计模式,描述了一个Person类的实现。 - 引用[2]: 关于单模式多例模式。 - 引用[3]: 关于模板方法模式,不直接相关。 - 引用[4]: 关于工厂方法模式,不直接相关。 用户说:“上述引用仅供参考,并不是用户真正的需求,请尽可能多的参考用户上一次的问题和你的回答。” 但在这个消息中,没有显示上一次的问题。所以,我应该基于当前问题回答。 用户上一次的问题可能是在之前的对话中,但在这个消息中,用户直接问了这个,所以我会基于这个。 关键点:解释多例设计模式的概念和实现方式。 从引用[1]中,多例模式确保系统中有一个固定数量的实对象,提高复用性。示代码在Java实现了Person类,只产生三个实。 从引用[2],它提到多例模式是单模式的扩展,允许多个实但数量固定。 结构回答: 1. **概念解释**:先定义多例设计模式是什么。多例模式是创建型设计模式,确保一个类有固定数量的实,并提供全局访问点来获取这些实2. **实现方式**:描述如何实现,基于引用[1]的代码示。 - 私有化构造器。 - 在类内部创建固定数量的实(如使用静态代码块)。 - 提供静态方法获取随机或特定实。 3. **代码示**:展示Java代码,类似于引用[1],但要确保清晰。 4. **优点和应用场景**:讨论为什么使用多例模式,如提高性能、减少资源消耗等。 5. **相关问题**:在末尾生成相关问题。 使用中文回答。 回答结构: - 开头介绍概念。 - 详细解释实现步骤。 - 提供代码示。 - 总结优点。 - 添加相关问题。 引用:在解释中,当引用特定部分时,添加引用标识。如,提到实现方式时引用[^1]。 用户引用了[^1]到[^4],但只有[^1]和[^2]相关。引用[^1]是多例模式的具体实现,引用[^2]是单多例的对比。 在回答中,自然地添加引用标识。 最后,生成相关问题。 完整回答: - 概念部分。 - 实现步骤。 - 代码示。 - 优点。 - 相关问题。</think>### Java 多例设计模式的概念和实现方式 多例设计模式(Multiton Pattern)是创建型设计模式的一种,它扩展了单模式的概念,确保一个类在系统中只有固定数量的实对象(常是预先定义好的几个实),并提供全局访问点来获取这些实。这种模式的核心目的是提高实的复用性、减少资源消耗,并避免频繁创建和销毁对象带来的性能开销。多例模式适用于需要有限数量共享资源的场景,如数据库连接池、线程池或配置管理器等[^1][^2]。下面我将逐步解释其概念和实现方式。 #### 概念解释 - **核心思想**:多例模式过限制类的实数量(如,3个或5个),保证这些实在程序运行期间被重复使用。与单模式(只有一个实)不同,多例模式允许多个实,但数量是固定的。 - **关键特点**: - 实数量固定:在类加载时或初始化阶段创建所有实。 - 全局访问:提供静态方法(如 `getInstance()`)来获取实过随机或特定规则(如轮询)选择实。 - 提高性能:减少对象创建开销,适用于高并发场景。 - **适用场景**:当系统需要多个共享资源但数量有限时,如管理固定数量的数据库连接、缓存对象或线程资源[^1][^2]。 #### 实现方式 在 Java实现多例设计模式,需遵循以下步骤(基于引用[^1]的示代码): 1. **私有化构造器**:防止外部过 `new` 关键字创建新实2. **内部创建固定实**:在类内部使用静态代码块或静态初始化器创建固定数量的实,并存储在一个集合(如 `ArrayList`)中。 3. **提供静态访问方法**:定义一个静态方法(如 `getInstance()`),用于从集合中随机或按规则获取一个实。 4. **确保线程安全**:如果程序在多线程环境下运行,需考虑同步机制(如使用 `synchronized` 或线程安全集合)。 #### 代码示 以下是一个完整的 Java 实现展示了如何创建一个只能产生三个实的 `Person` 类。代码基于引用[^1]进行优化和注释,确保清晰易懂。 ```java import java.util.ArrayList; import java.util.Random; public class Person { // 1. 私有化构造器,禁止外部实化 private Person() { // 可以添加初始化逻辑 } // 2. 内部创建固定数量的实:使用静态集合存储 private static ArrayList<Person> list = new ArrayList<>(); // 静态代码块:在类加载时创建三个实 static { for (int i = 0; i < 3; i++) { Person p = new Person(); // 创建实 list.add(p); // 添加到集合 } } // 3. 提供静态方法获取随机实 public static Person getInstance() { Random random = new Random(); int index = random.nextInt(list.size()); // 随机生成索引 return list.get(index); // 返回集合中的实 } // 测试代码 public static void main(String[] args) { // 多次获取实,验证只有三个不同对象 for (int i = 0; i < 10; i++) { Person person = Person.getInstance(); System.out.println(person); // 输出对象地址,显示复用性 } } } ``` **代码说明**: - **私有构造器**:确保外部无法创建新对象。 - **静态集合**:`list` 存储所有实,在静态代码块中初始化三个对象。 - **随机获取**:`getInstance()` 方法使用 `Random` 随机选择实,提高公平性。 - **运行结果**:执行 `main` 方法时,输出会显示只有三个不同的对象地址(如 `Person@1a2b3c`),证明实被复用[^1]。 #### 优点和注意事项 - **优点**: - **资源高效**:避免重复创建对象,减少内存和CPU开销。 - **复用性强**:实在程序生命周期内复用,适合高负载应用。 - **易于扩展**:可以过修改静态代码块调整实数量。 - **注意事项**: - **线程安全**:如果多线程并发访问 `getInstance()`,需添加同步锁(如 `synchronized` 块),但可能引入性能瓶颈。使用 `Collections.synchronizedList` 可以优化[^1][^2]。 - **实管理**:确保实数量合理,避免内存泄漏或资源不足。 - **与单模式对比**:单模式只允许一个实(如引用[^2]的 `HungrySingleton`),而多例模式支持多个固定实,提供更灵活的共享机制[^2]。 多例模式Java 开发中常用于资源池管理,能显著提升系统性能。如果您有特定场景需求,我可以进一步优化代码或解释细节。 ###
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