设计模式-单例模式下对多例的思考(案例：Server服务器)

Posted 2020-09-04

前述：

　　在学习单例模式后，对老师课上布置的课后作业，自然要使用单例模式，但是不是一般的单例，要求引起我的兴趣，案例是用服务器。

　　老师布置的要求是：服务器只有一个，但是使用这个服务器时候可以有多个对象（原版的）和备份数据库，也就是至少要两个对象，因为有可能服务器对象会垮掉，所以要用备份的，所以这里要考虑调用时候，应该返回哪个服务器对象，还有当服务器对象垮掉后，应该怎么处理，保证用户的使用。老师说，两个对象是基本要求，如果能够控制多个对象，分数更高哦。

　　我觉得蛮有意思的题目，如果只考虑两个对象，无非在单例模式下原来是建立一个，现在改为建立两个，然后在使用前作检查，如果服务器垮掉，那备份服务器拿起来用，并且要给原版（原来垮掉的那个重新赋值）这样，有些简单。所以，我自己在琢磨后，写出了能够控制多个服务器的多例模式，并且保证只实例一次，后面的服务器对象都是备份原来的，并且返回的服务器对象都是可用。

 

首先，看下画类图

先看里面的字段：list就是多例保存的服务器实例；COUNT是常量，用于保存设置服务器的最大数量；使用时候是按队列取，因此top自然放的是list的顶部；name是服务器名，state来模拟服务器是否垮掉（true代表能用，false代表垮掉）；CTIME是来计数器，来定时清理队列中不可用的服务器；time就是配合CTIME使用。

 

分析下设计的思路：其实最难的就是怎么获取服务器，还有怎么创建，获取，及删除无用的服务器，就是在静态方法getInstance方法里。

首先，调用cleanServer()方法，里面会检查有没有到计数值，如果有到，就执行将所有的遍历一遍，将不能用的服务器从队列里删除掉，这个是为了队列里面在top之前可能有获取不到的无用服务器，但是这些又不影响当前使用，所以可以用个计数器来进行清理。

 

第二步，用户获取服务器时候，先要使用一个循环，只要直到队列top到底了或者里某个服务器对象的state为true就跳出循环。这里只是为了找到可用的服务器，不需要遍历所有，可以节省了时间。

 

第三步，当跳出循环后，就判断队列有没有超过COUNT的值，

　　当没有等于COUNT值，那就执行createServer()方法，这里面存放创建或者是复制服务器；

　　　　当队列为空时候，就创建服务器，将当前服务器添加到队列里，并返回给用户；

　　　　如果不为空，就克隆上个能使用的服务器，并将当前复制的服务器添加到队列里，并返回给用户；

　　当等于COUNT值了，就把服务器直接返回。

 

好了思路分析完了，这样子多例是不是很好，可以对多个实例进行控制，为了测试，里面设置了Dispose()用来修改state值，模拟服务器不能使用了。

 

接下来贴代码，是使用java写的，其实我觉得算法的话，与实际的语言无关，只不过老师只认java，所以用java来写，其中使用了java的克隆模式，如果不了解，先去了解下，也是简单的。

import java.awt.List;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;
import java.util.ArrayList;


public class ServerStation implements Serializable {
    //服务器多例list
    static ArrayList<ServerStation> list = new ArrayList<ServerStation>();
    //控制数量
    static final int COUNT = 2;
    //指向列表头服务器
    static int top = -1;
    //服务器名
    String name;
    //服务器状态
    boolean state;
    //计数器最大值
    static final int CTIME = 5;
    //计数器
    static int time = 0;
    //私有构造函数
    private ServerStation(String name){
        this.name = name;
        this.state = true;
    }
    //设置服务器名
    private void setName(String name){
        this.name = name;
    }
    //获取服务器名
    public String getName(){
        return this.name;
    }
    //获取服务器状态
    public boolean getState(){
        return this.state;
    }
    
    //显示服务器信息
    public void showInfo(){
        System.out.println("服务器名："+this.name);
        System.out.println("服务运行状态："+this.state);
    }
    //释放服务器
    public void Dispose(){
        this.list.get(top).state = false;
    }
    //获取服务器
    public static ServerStation getInstance(){
        clearServer();
        ServerStation server = null;
        
        while(top >= 0 && list.get(top).state == false)
            removeServer();
        
        if(top < COUNT - 1)
            server = createServer();
        else
            server = getServer();
        
        return server;
    }
    
    //创建服务器或者克隆服务器
    private static ServerStation createServer(){
        ServerStation server = null;
        if(top == -1){
            top++;
            server = new ServerStation("新服务器");
            list.add(server);
        }else{
            server = cloneServer();
        }
        return server;
    }
    //获取服务器
    private static ServerStation getServer(){
        ServerStation server = list.get(top);
        String name = server.getName();
        if(name.contains("新"))
            name = name.replace("新", "旧");
        server.setName(name);
        return server;
    }
    //清除无用服务器
    private static void clearServer(){
        if(time < CTIME){
            time++;
            return;
        }
        time = 0;
        for(int i = 0;i<list.size()-1;i++){
            if(list.get(i).getState() == false){
                list.remove(i);
                top--;
            }
        }
    }
    
    //移除服务器
    private static void removeServer(){
        list.remove(top);
        top--;
    }
    
    //克隆服务器
    private static ServerStation cloneServer(){
        ServerStation server = null;
        try{
            ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(out);
            oos.writeObject(list.get(top));
            top++;
            ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(out.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(in);
            server = (ServerStation)ois.readObject();
            String name = server.getName();
            if(!name.contains("备份")){
                name = "备份"+name;
            }
            server.setName(name);
            list.add(server);
            oos.close();
            ois.close();
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
            System.out.print("错误");
        }
        
        return server;
    }
}

 

测试代码：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ServerStation s1 = ServerStation.getInstance();
        s1.showInfo();
        ServerStation s2 = ServerStation.getInstance();
        s2.showInfo();
        s2.Dispose();
        ServerStation s3 = ServerStation.getInstance();
        s3.showInfo();
        s2.Dispose();
        ServerStation s4 = ServerStation.getInstance();
        s4.showInfo();
        ServerStation s5 = ServerStation.getInstance();
        s4.showInfo();
    }
}

上边就是为了模拟，运行后验证，返回服务器都是可用的，蛮不错。

运行结果：

 

服务器名：新服务器
服务运行状态：true
服务器名：备份新服务器
服务运行状态：true
服务器名：备份新服务器
服务运行状态：true
服务器名：备份新服务器
服务运行状态：true
服务器名：备份旧服务器
服务运行状态：true