java常用设计模式(一)——单例设计模式(SingleTon)

一.什么是单例设计模式?

1.引子

在某些情况下,我们可能需要某个类只能创建出一个对象,即不让用户用该类实例化出多于两个的实例。
例如:在一个公文管理系统中,公文类的实例“公文文件”,需要将公章类的实例作为自己的一个成员,且公章类只有一个实例

2.概念

单例设计模式 就可以完美的解决上述问题,它通过保证一个类仅有一个实例,并只提供一个可以访问它的全局访问点来保证实例的唯一性,该模式的关键是将类的构造方法设置为private权限,并提供一个返回它的唯一实例的类方法。

3.设计思想

a. 构造方法私有化
b. 提供一个私有的静态的当前类(该单例类)的对象作为其内部的属性
c. 提供一个公有的静态的方法用于获取当前类的对象(以供外界访问来获取唯一的对象)

4.单例模式的实现方式

常用的有饿汉式和懒汉式两种

二.代码实现

1.饿汉式设计模式:

java代码如下:

package 单例设计模式;
/**
* @author juhao
* * 单例设计模式:解决对象全局唯一性的问题。 
* 1.构造方法私有 
* 2.提供一个私有的静态的当前类的对象作为其内部的属性
* 3.提供一个公有的静态的方法用于获得当前类的对象啊
*///饿汉式
public class SingleTon {
   private static SingleTon st = new SingleTon();//饿汉式
   private SingleTon() {

   }

   public static SingleTon getInstance() {
   	System.out.println("恭喜你获得单例对象成功");
   	return st;
   }

   public void Test() {
   	System.out.println("Test正在执行。。。");
   }

}
2.懒汉(饱汉)式设计模式:

java代码如下:

package 单例设计模式;
/**
* @author juhao
* * 单例设计模式:解决对象全局唯一性的问题。 
* 1.构造方法私有 
* 2.提供一个私有的静态的当前类的对象作为其内部的属性
* 3.提供一个公有的静态的方法用于获得当前类的对象啊
*///饿汉式
public class SingleTon {

   private static SingleTon st;//懒汉式
   private SingleTon() {

   }

   public static SingleTon getInstance() {
   	
   	System.out.println("恭喜你获得对象成功");
   	if(st==null)
   		st=new SingleTon();//懒汉式
   	return st;
   }

   public void Test() {
   	System.out.println("Test正在执行。。。");
   }
}

懒汉式设计模式的缺点是,没有考虑到线程安全,可能存在多个访问者同时访问,并同时构造了多个对象的问题。之所以叫做懒汉模式,主要是因为此种方法可以非常明显的lazy loading。

针对懒汉模式线程不安全的问题,我们自然想到了,在getInstance()方法前加锁,于是就有了第二种实现。

public class SingleTon {

    private static SingleTon st;//懒汉式
	private SingleTon() {

	}

	public static synchronized  SingleTon getInstance() {
		
		System.out.println("恭喜你获得对象成功");
		if(st==null)
			st=new SingleTon();//懒汉式
		return st;
	}

	public void Test() {
		System.out.println("Test正在执行。。。");
	}
}

并发其实是一种特殊情况,大多时候这个锁占用的额外资源都浪费了,所以这种打补丁方式写出来的结构效率很低

三.总结

1.单例模式的优点:
它节省了内存的空间,单例类的唯一实例由单例类本身来控制,所以可以很好地控制用户何时访问它
2.单例模式的缺点:
由于其内部的一般属性因为对象的全局唯一而变得全局唯一,因为单例模式对象无法回收。所以其内部的属性也会无法释放
3.应用场景:
a.在Spring中创建的Bean实例默认都是单例模式存在的
b.当使用一些所有人共用信息的类的时候可以考虑使用单例模式

### 光流法C++源代码解析与应用 #### 光流法原理 光流法是一种在计算机视觉领域中用于追踪视频序列中运动物体的方法。它基于亮度不变性假设,即场景中的点在时间上保持相同的灰度值,从而通过分析连续帧之间的像素变化来估计运动方向和速度。在数学上,光流场可以表示为像素位置和时间的阶导数,即Ex、Ey(空间梯度)和Et(时间梯度),它们共同构成光流方程的基础。 #### C++实现细节 在给定的C++源代码片段中,`calculate`函数负责计算光流场。该函数接收个图像缓冲区`buf`作为输入,并初始化了几个关键变量:`Ex`、`Ey`和`Et`分别代表沿x轴、y轴和时间轴的像素强度变化;`gray1`和`gray2`用于存储当前帧和前帧的平均灰度值;`u`则表示计算出的光流矢量大小。 #### 图像处理流程 1. **初始化和预处理**:`memset`函数被用来清零`opticalflow`数组,它将保存计算出的光流数据。同时,`output`数组被填充为白色,这通常用于可视化结果。 2. **灰度计算**:对每像素点进行处理,计算其灰度值。这里采用的是RGB通道平均值的计算方法,将每个像素的R、G、B值相加后除以3,得到个近似灰度值。此步骤确保了计算过程的鲁棒性和效率。 3. **光流向量计算**:通过比较当前帧和前帧的灰度值,计算出每个像素点的Ex、Ey和Et值。这里值得注意的是,光流向量的大小`u`是通过`Et`除以`sqrt(Ex^2 + Ey^2)`得到的,再乘以10进行量化处理,以减少计算复杂度。 4. **结果存储与阈值处理**:计算出的光流值被存储在`opticalflow`数组中。如果`u`的绝对值超过10,则认为该点存在显著运动,因此在`output`数组中将对应位置标记为黑色,形成运动区域的可视化效果。 5. **状态更新**:通过`memcpy`函数将当前帧复制到`prevframe`中,为下次迭代做准备。 #### 扩展应用:Lukas-Kanade算法 除了上述基础的光流计算外,代码还提到了Lukas-Kanade算法的应用。这是一种更高级的光流计算方法,能够提供更精确的运动估计。在`ImgOpticalFlow`函数中,通过调用`cvCalcOpticalFlowLK`函数实现了这算法,该函数接受前帧和当前帧的灰度图,以及窗口大小等参数,返回像素级别的光流场信息。 在实际应用中,光流法常用于目标跟踪、运动检测、视频压缩等领域。通过深入理解和优化光流算法,可以进步提升视频分析的准确性和实时性能。 光流法及其C++实现是计算机视觉领域的个重要组成部分,通过对连续帧间像素变化的精细分析,能够有效捕捉和理解动态场景中的运动信息
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