单例模式属于创建型设计模式，它保证一个类仅有一个实例，并且提供一个全局访问点来获取该实例。下面为你详细阐述单例模式的好处和坏处。
好处
- 资源优化：单例模式能保证一个类只有一个实例，这对于那些创建和销毁开销大的对象（像数据库连接、线程池、缓存等）非常有用。比如，数据库连接频繁创建和销毁会消耗大量资源，使用单例模式可以确保只创建一个数据库连接实例，减少资源浪费。
- 全局访问：单例模式提供了一个全局访问点，使得系统中任何地方都可以访问该实例。这在多个模块需要共享同一个资源时非常方便，比如日志记录器，所有模块都可以通过单例日志记录器来记录日志。
- 数据一致性：由于只有一个实例存在，所有对该实例的操作都是针对同一个对象，避免了多个实例导致的数据不一致问题。例如，在多线程环境下，单例模式可以确保对共享资源的操作是线程安全的。
坏处
- 违反单一职责原则：单例模式的类既负责自身实例的创建和管理，又负责业务逻辑的实现，这违反了单一职责原则，使得类的职责过重，不利于代码的维护和扩展。
- 扩展性差：单例模式通常没有抽象层，难以进行扩展和修改。如果需要改变单例类的行为，可能需要直接修改类的代码，这违反了开闭原则。
- 多线程问题：虽然单例模式可以在多线程环境下保证只有一个实例，但实现线程安全的单例模式需要额外的同步机制，这会增加系统的复杂性和性能开销。
- 单元测试困难：单例模式的全局访问特性使得单元测试变得困难。因为单例类的状态可能会影响其他测试用例的执行结果，而且在测试过程中很难模拟不同的单例实例。
工厂模式概述
工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的方式，将对象的创建和使用分离。其核心思想是定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。这样做的好处是提高了代码的可维护性和可扩展性，使得代码更符合开闭原则，即对扩展开放，对修改关闭。
线程池中的工厂模式
在 Java 里，线程池用到了工厂模式，特别是在创建线程时。java.util.concurrent 包中的 ThreadFactory 接口就是工厂模式的体现。下面详细讲解线程池中的工厂模式：
1. ThreadFactory 接口
ThreadFactory 接口定义了创建线程的方法，代码如下：
public interface ThreadFactory {
Thread newThread(Runnable r);
}该接口只有一个方法 newThread，它接收一个 Runnable 对象作为参数，返回一个新的 Thread 对象。通过实现这个接口，我们可以自定义线程的创建逻辑。
2. 线程池使用 ThreadFactory
ThreadPoolExecutor 类在创建线程池时可以传入一个 ThreadFactory 对象，以此来指定线程的创建方式。以下是 ThreadPoolExecutor 的构造函数：
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
threadFactory, defaultHandler);
}这里的 threadFactory 参数就是用来创建线程的工厂。
3. 示例代码
下面是一个使用自定义 ThreadFactory 的线程池示例：
import java.util.concurrent.*;
// 自定义 ThreadFactory
class CustomThreadFactory implements ThreadFactory {
private final String namePrefix;
private int counter = 0;
public CustomThreadFactory(String namePrefix) {
this.namePrefix = namePrefix;
}
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread thread = new Thread(r, namePrefix + "-" + counter++);
// 可以在这里设置线程的其他属性，如优先级、是否为守护线程等
thread.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
return thread;
}
}
public class ThreadPoolFactoryExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建自定义 ThreadFactory
ThreadFactory customFactory = new CustomThreadFactory("CustomThread");
// 创建线程池
ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
2,
5,
60L,
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<>(),
customFactory
);
// 提交任务
for (int i = 0; i < 5; i++) {
final int taskId = i;
executorService.submit(() -> {
System.out.println("Task " + taskId + " is running on thread: " + Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Task " + taskId + " is completed.");
});
}
// 关闭线程池
executorService.shutdown();
}
}代码解释
- 自定义
ThreadFactory：CustomThreadFactory类实现了ThreadFactory接口，在newThread方法中创建了一个新的线程，并为线程设置了自定义的名称和优先级。 - 创建线程池：在
main方法中，我们创建了一个ThreadPoolExecutor线程池，并传入了自定义的ThreadFactory。 - 提交任务：通过
executorService.submit方法提交了 5 个任务，每个任务会打印当前运行的线程名称和任务完成信息。 - 关闭线程池：使用
executorService.shutdown方法关闭线程池。
工厂模式在线程池中的优势
- 可定制性：能够自定义线程的创建逻辑，例如设置线程的名称、优先级、是否为守护线程等。
- 代码复用：可以在多个线程池中复用同一个
ThreadFactory，提高代码的复用性。 - 可维护性：将线程的创建和使用分离，使得代码更易于维护和扩展。
建造者模式的核心思想是将复杂对象的构建和表示分离，让相同的构建过程能创建出不同的表示。在 Android 和 Java 开发中，OkHttp 和 Retrofit 这两个网络请求库就很好地运用了建造者模式。下面将结合它们详细讲解。
OkHttp 中的建造者模式
OkHttp 是一个高效的 HTTP 客户端，它使用建造者模式来配置 OkHttpClient 实例。OkHttpClient 有很多可配置的属性，例如连接超时时间、读取超时时间、拦截器等。通过建造者模式，你可以逐步设置这些属性，最后构建出一个符合需求的 OkHttpClient 实例。
示例代码
import okhttp3.OkHttpClient;
import okhttp3.Request;
import okhttp3.Response;
import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class OkHttpBuilderExample {
public static void main(String[] args) {
// 使用建造者模式构建 OkHttpClient
OkHttpClient client = new OkHttpClient.Builder()
.connectTimeout(10, TimeUnit.SECONDS)
.readTimeout(30, TimeUnit.SECONDS)
.writeTimeout(30, TimeUnit.SECONDS)
.build();
// 创建请求
Request request = new Request.Builder()
.url("https://www.example.com")
.build();
try {
// 发起请求
Response response = client.newCall(request).execute();
if (response.isSuccessful()) {
System.out.println(response.body().string());
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}代码解释
OkHttpClient.Builder：这是OkHttpClient的建造者类，通过它可以逐步设置OkHttpClient的各种属性，比如连接超时时间、读取超时时间等。.build()方法：调用此方法后，会根据之前设置的属性构建出一个OkHttpClient实例。
Retrofit 中的建造者模式
Retrofit 是一个类型安全的 HTTP 客户端，它基于 OkHttp 构建。Retrofit 同样使用建造者模式来配置 Retrofit 实例。
示例代码
import retrofit2.Call;
import retrofit2.Callback;
import retrofit2.Response;
import retrofit2.Retrofit;
import retrofit2.converter.gson.GsonConverterFactory;
import retrofit2.http.GET;
interface ApiService {
@GET("users")
Call<String> getUsers();
}
public class RetrofitBuilderExample {
public static void main(String[] args) {
// 使用建造者模式构建 Retrofit 实例
Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder()
.baseUrl("https://api.example.com/")
.addConverterFactory(GsonConverterFactory.create())
.client(new OkHttpClient())
.build();
// 创建 API 服务实例
ApiService apiService = retrofit.create(ApiService.class);
// 发起请求
Call<String> call = apiService.getUsers();
call.enqueue(new Callback<String>() {
@Override
public void onResponse(Call<String> call, Response<String> response) {
if (response.isSuccessful()) {
System.out.println(response.body());
}
}
@Override
public void onFailure(Call<String> call, Throwable t) {
t.printStackTrace();
}
});
}
}代码解释
Retrofit.Builder：这是Retrofit的建造者类，通过它可以设置Retrofit的各种属性，例如基础 URL、数据转换器工厂、使用的OkHttpClient等。.build()方法：调用此方法后，会根据之前设置的属性构建出一个Retrofit实例。
建造者模式在 OkHttp 和 Retrofit 中的优势
- 可配置性强：可以根据具体需求灵活配置
OkHttpClient和Retrofit的各种属性，而不需要一次性传入所有参数。 - 代码可读性高：通过链式调用的方式设置属性，使代码更易读和维护。
- 构建过程清晰：将复杂对象的构建过程分解为多个步骤，使得构建过程更加清晰明了。
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