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    文章主体 Detail

    设计模式速谈:六、单例模式

    在上一篇文章中文我们谈到了“创建型”设计模式中的“建造者模式”,如果用一句话来概括“建造者模式”的精髓,那就是“工头制定计划带着工人的灵感跟客户一起做工程”,这样是不是变得很好理解了呢?今天我们要谈到的仍然是“创建型”中的一种 —— “单例模式”。

    “单例模式”从字面上来理解,就是只有一个实例的意思,那么在什么情况下一个类只需要一个实例就够了呢?比如:系统中只能有一个窗口管理器、系统中只能有一个文件系统、一个数字滤波器只能有一个A/D转换器、一个会计系统只能专用于一个公司... 其实在日常开发中,“单例模式”是用到的比较多的一种模式,使用场景也是比较普遍的。

    那么,使用“单例模式”我们要确保哪些问题呢?答:我们要确保一个类只有一个实例并提供一个对它的全局访问指针。如果用正常语言来描述,就是对于一个使用“单例模式”的类,我们要保证该类只能提供一个实例,同时提供一个可以在全局范围内访问这个实例的接口。下面给出“单例模式”的UML类图:

    上图中的 Singleton类 即为一个使用了“单例模式”的类,在它的内部有一个静态变量(uniqueInstance)在初始化时便指向了自身的一个实例,同时还要确保用户不可以通过该类的构造函数来自行创建新的类实例(设置为私有)。所有对该类的访问只能通过该类提供的接口(暴露出的变量或方法)进行访问。

    值得一提的是,在 Java 的“单例模式”中常用的一共有五种形式:“懒汉”,“饿汉”,“双重校验锁”,“枚举”和“静态内部类”。他们都以各自不同的方式解决了“单例模式”在多线程的情况下线程安全的问题。

    1、懒汉

    符合 Lazy Loading 延迟加载的特性,即用户使用时才会生成对象。

    
    public class Singleton {  
        private static Singleton instance = null;  
        private Singleton (){}  
        // 保持线程同步
        public static synchronized Singleton getInstance() {  
            if (instance == null) {  
                instance = new Singleton();  
            }  
            return instance;  
        }  
    }  
    

    2、饿汉

    该方式初始时便生成对象。

    
    public class Singleton {  
        private static Singleton instance = new Singleton();  
        private Singleton (){}  
        public static Singleton getInstance() {  
            return instance;  
        }  
    }   
    

    3、静态内部类

    该方式利用了一个静态内部类来完成对“单例”的延迟加载,只有当用户“显式”的调用“getInstance()”方法时系统才会自动生成一个静态内部类并初始化类实例。

    
    public class Singleton {  
        private static class SingletonHolder {  
            private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
        }  
        private Singleton (){}  
        public static final Singleton getInstance() {  
            return SingletonHolder.INSTANCE;  
        }  
    }   
    

    4、枚举

    这种方式是《Effective Java》作者 "Josh Bloch" 所提倡的方式,它不仅能避免多线程同步问题,而且还能防止反序列化导致重新创建新的对象。在Java1.5之后推荐使用。我们在这里利用一个枚举类型的来作为“单例”的装载器。

    
    public enum SingletonHelper {  
        INSTANCE;  
        private SingletonHelper() {}  
        public Singleton getInstacne() {
            Singleton s = new Singleton();
            return s;
        }
    }    
    

    5、双重校验锁

    该方式是“懒汉”方式的升级版。

    
    public class Singleton {  
        private volatile static Singleton singleton;  
        private Singleton (){}  
        public static Singleton getSingleton() {  
            if (singleton == null) {  
                synchronized (Singleton.class) {  
                    if (singleton == null) {  
                        singleton = new Singleton();  
                    }  
                }  
            }  
            return singleton;  
        }  
    }    
    
    发布时间 : 2016-07-25 08:27:50 作者 : YHSPY 类别 : 设计模式 Design_Pattern
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    数据结构:

    交互模式:

    前端 Javascript

    this 实例:

    1、非 ES5 严格模式下,函数调用的默认 this 指向 window,严格模式下指向 undefined

    2、对象中函数的 this 指向调用方;

    
    var person = {  
      name: "Jason",
      say: function(thing) {
        console.log(this.name + " says hello " + thing);
      }
    }
    person.say("world"); // "Jason says hello world"
    
    var iSay = person.say;
    iSay("world"); // "undefined says hello world"
    

    3、使用 bind 来固化 this

    
    var boundSay = person.say.bind(person);  
    boundSay("world") // "Jason says hello world"
    
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    var constants = (function constants(){
        function sayHi(name){
            var message = "Hi " + name + "!"
            print(message)
        }
    
    sayHi("Sparkle")
    })()
     
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    replaceNumberToStringInJson(fields, json) {
      let result = json
      fields.forEach((field) => {
        result = result.replace(new RegExp(`"${field}":\\s([\\d.]+)`, 'g'), `"${field}": "$1"`)
      })
    
      return result
    }
     
    前端 Javascript

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    npm check -u -g  # 检测全局依赖
    npm check -u     # 检测当前项目的依赖
    

    代码库 Code Depot

    React 实例 - 单一数据源原则
    
    const scaleNames = {
      c: 'Celsius',
      f: 'Fahrenheit'
    };
    
    function toCelsius(fahrenheit) {
      return (fahrenheit - 32) * 5 / 9;
    }
    
    function toFahrenheit(celsius) {
      return (celsius * 9 / 5) + 32;
    }
    
    function tryConvert(temperature, convert) {
      const input = parseFloat(temperature);
      if (Number.isNaN(input)) {
        return '';
      }
      const output = convert(input);
      const rounded = Math.round(output * 1000) / 1000;
      return rounded.toString();
    }
    
    function BoilingVerdict(props) {
      if (props.celsius >= 100) {
        return <p>The water would boil.</p>;
      }
      return <p>The water would not boil.</p>;
    }
    
    class TemperatureInput extends React.Component {
      constructor(props) {
        super(props);
        this.handleChange = this.handleChange.bind(this);
      }
    
      handleChange(e) {
        this.props.onTemperatureChange(e.target.value);
      }
    
      render() {
        const temperature = this.props.temperature;
        const scale = this.props.scale;
        return (
          <fieldset>
            <legend>Enter temperature in {scaleNames[scale]}:</legend>
            <input value={temperature}
                   onChange={this.handleChange} />
          </fieldset>
        );
      }
    }
    
    class Calculator extends React.Component {
      constructor(props) {
        super(props);
        this.handleCelsiusChange = this.handleCelsiusChange.bind(this);
        this.handleFahrenheitChange = this.handleFahrenheitChange.bind(this);
        this.state = {temperature: '', scale: 'c'};
      }
    
      handleCelsiusChange(temperature) {
        this.setState({scale: 'c', temperature});
      }
    
      handleFahrenheitChange(temperature) {
        this.setState({scale: 'f', temperature});
      }
    
      render() {
        const scale = this.state.scale;
        const temperature = this.state.temperature;
        const celsius = scale === 'f' ? tryConvert(temperature, toCelsius) : temperature;
        const fahrenheit = scale === 'c' ? tryConvert(temperature, toFahrenheit) : temperature;
    
        return (
          <div>
            <TemperatureInput
              scale="c"
              temperature={celsius}
              onTemperatureChange={this.handleCelsiusChange} />
            <TemperatureInput
              scale="f"
              temperature={fahrenheit}
              onTemperatureChange={this.handleFahrenheitChange} />
            <BoilingVerdict
              celsius={parseFloat(celsius)} />
          </div>
        );
      }
    }
    
    ReactDOM.render(
      <Calculator />,
      document.getElementById('root')
    );
    

    使用方法:浏览器。

    代码说明:完整的 Reactjs 代码片段。

    一个完整的 React 实例
    
    // sub-component
    function ListItem(props) {
      // Correct! There is no need to specify the key here:
      return <li>{props.value}</li>;
    }
    
    function NumberList(props) {
      const numbers = props.numbers;
      const listItems = numbers.map((number) =>
        // Correct! Key should be specified inside the array.
        <ListItem key={number.toString()}
                  value={number} />
    
      );
      return (
        <ul>
          {listItems}
        </ul>
      );
    }
    
    class Clock extends React.Component {
      constructor(props) {
        // 确保 props 能够正确传入;
        super(props);
        // Bind this
        this.handler = this.handler.bind(this);
        this.state = {
          date: new Date(),
          counter: 0,
          showWarning: true
        };
      }
      // 生命周期 Hook 函数;
      componentDidMount() {
        // 不需要在 View 中显示的属性不需要放到 State 中;
        this.timerID = setInterval(
          () => this.tick(),
          1000
        );
      }
    
      componentWillUnmount() {
        clearInterval(this.timerID);
      }
    
      tick() {
        this.setState({
          date: new Date()
        });
      }
      
      handler() {
        this.setState({
          counter: this.state.counter + 1
        });
      }
    
      render() {
        const numbers = [1, 2, 3, 4, 5];
        // JSX 中的 Callback 函数需要在构造函数中绑定 this 指针;
        return (
          <div>
            <NumberList numbers={numbers} />
            <h1 onClick={this.handler}>Hello, {this.props.user.toString()}!</h1>
            <h2>It is {this.state.date.toLocaleTimeString()}.</h2>
            <h2>Counter: {this.state.counter}</h2>
            <p>{this.state.counter > 2 && <WarningBanner warn={this.state.counter} />}

    </div> ); } } ReactDOM.render( <Clock user="YHSPY"/>, document.getElementById('root') );

    使用方法:浏览器。

    代码说明:完整的 Reactjs 代码片段。

    Node8 之 Util.promisify 常见用法
    
    var util = require('util')
    
    const wait = (delay, callback) => {
      const id = setInterval(() => {
        const rand = Math.random()
        if (rand > 0.95) {
          callback('Got data successfully!', null)
          clearInterval(id)
        } else if (rand < 0.1) {
          callback(null, 'Sorry, something wrong!') 
          clearInterval(id)
        } else {
          console.log("Waiting...")
        }
      }, Number(delay))
    }
    
    /*
      wait(1000, (data, err) => {
        if (err) {
          throw new Error(err)
        }
        console.log(data)
      })
    */
    
    // Use util.promisify
    util.promisify(wait)(1000).then(data => {
      console.log(data);
    }).catch(err => {
      console.error(err);
    })
    
    // Use async/await instead
    waitAsync = util.promisify(wait)
    let asyncFunc = async () => {
      let result;
      try {
        result = await waitAsync(1000);
      } catch (err) {
        return console.error(err);
      }
      return console.log(result);
    };
    asyncFunc().then(data => {
      // undefined
      console.log(data)
    })
    

    使用方法:Node8 命令行下直接运行。

    代码说明:Node8 新增的函数可以直接 Promise 化一个特定格式的函数,函数的回调函数需要符合 Node 的标准回调函数格式 。

    Leetcode - 169.Majority Element HashMap基础解法
    
    public static int majorityElement(int[] nums) {
        if (nums.length == 0)  // 如果数组长度为0则返回-1
        	return -1;
        
        int arrLen = nums.length;
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        for (int i = 0;i < arrLen; i ++) {
        	int currentVal = 0;
        	if (map.containsKey(nums[i]))  // 如果HashMap中存在该值对应的元素则使用该值
        		currentVal = map.get(nums[i]);
    
        	if (currentVal > arrLen / 2) {  // 如果满足条件则返回该元素
        		return nums[i];
        	} else {
        		map.put(nums[i], currentVal + 1);  // 否则对应元素值加一
        	}
        }
        
        return -1;
    }
    

    使用方法:Eclipse新建工程,直接复制到主类里,通过类名静态调用即可。

    代码说明:本段代码为Leetcode题目“169.Majority Element”的实现代码,算法类代码建议先做题,再参考。题目详情请参考文章《Leetcode每日一题 - 169.Majority Element》。

    Leetcode - 219.Contains Duplicate II 窗口检测解法代码片段
    
    public static boolean containsDuplicateOptimizeFurther(int[] nums) {
        Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();  
        int start = 0, end = 0;  // 定义窗口的首尾指针
        for(int i = 0; i < nums.length; i++) {   // 开始遍历
            if(!set.contains(nums[i])) {    
                set.add(nums[i]);   
                end++;   // 如果Set中没有此元素则加入,尾指针后移
            } else { 
                return true;   // 有则返回True
            }
            
            if(end - start  > k) {  // 保持首尾指针距离不大于k  
                set.remove(nums[start]);    //如果大于则移除首指针元素
                start++;   // 移除后首指针后移
            }  
        }  
        return false;
    }
    

    使用方法:Eclipse新建工程,直接复制到主类里,通过类名静态调用即可。

    代码说明:本段代码为Leetcode题目“219.Contains Duplicate II”的实现代码,算法类代码建议先做题,再参考。题目详情请参考文章《Leetcode每日一题 - 219.Contains Duplicate II》。