16.1 Концепция паттернов

//: SingletonPattern.java
// Шаблон проектирования "Одиночка": вы никогда не сможете создать больше одного экземпляра.
package c16;

// Поскольку этот класс не наследуется от базового класса Cloneable,
// и клонируемость не добавляется, то объявление класса как final
// препятствует добавлению клонируемости во всех производных классах:
final class Singleton {
  private static Singleton s = new Singleton(47);
  private int i;
  private Singleton(int x) { i = x; }
  public static Singleton getHandle() {
    return s;
  }
  public int getValue() { return i; }
  public void setValue(int x) { i = x; }
}

public class SingletonPattern {
  public static void main(String[] args) {
    Singleton s = Singleton.getHandle();
    System.out.println(s.getValue());
    Singleton s2 = Singleton.getHandle();
    s2.setValue(9);
    System.out.println(s.getValue());
    try {
      // Нельзя сделать это: ошибка компиляции.
      // Singleton s3 = (Singleton)s2.clone();
    } catch(Exception e) {}
  }
} ///:~
```Ключевой момент создания одиночки заключается в предотвращении возможности создания клиентским программистом любого другого экземпляра объекта, кроме того, который предоставлен нами. Все конструкторы должны быть объявлены как `private`, и хотя бы один конструктор должен быть создан, чтобы предотвратить автоматическое добавление компилятором синхронизации по умолчанию (которое будет считаться «доброжелательным» — `friendly`, а не `private`). В этот момент следует решить, как создавать свои объекты. Здесь мы выбрали статический способ создания. Однако можно также выбрать вариант ожидания запроса на создание от клиентского программиста, после чего создавать объекты динамически в соответствии с их требованиями. В любом случае, объекты должны храниться как "частные" свойства. Доступ к ним предоставляется через общедоступные методы. Например, `getHandle()` возвращает ссылку на `Singleton`. Оставшиеся интерфейсы (`getValue()` и `setValue()`) являются обычными методами класса. Java также позволяет создать объект через клонирование (`Clone`). В этом примере установка класса как `final` запрещает клонирование. Поскольку `Singleton` наследуется непосредственно от `Object`, метод `clone()` остаётся с модификатором доступа `protected` и его нельзя использовать (его использование приведёт к ошибке компиляции).Однако если мы наследуемся от структуры классов, где метод `clone()` перегружен так, чтобы иметь модификатор доступа `public` и реализовать интерфейс `Cloneable`, то для запрета клонирования нам потребуется перегрузить `clone()`, выбросив исключение `CloneNotSupportedException`, как это было описано в главе 12.

Также можно перегрузить `clone()`, просто вернув `this`. Это может вызвать путаницу, поскольку программист-клиент может ошибочно полагать, что объект ещё не был клонирован и продолжает работать с исходным объектом.

Обратите внимание, что мы не ограничены созданием одного объекта. Эта техника может использоваться для создания пула ограниченного количества объектов. Однако в этом случае могут возникнуть проблемы с совместным использованием объектов внутри пула. Если вы столкнётесь с этой проблемой, вы можете разработать своё решение для регистрации и удаления регистрации общих объектов.

## 16.1.2 Классификация паттернов

Книга "Design Patterns" обсуждает 23 различных паттерна и классифицирует их по трём критериям (все они связаны с аспектами, которые могут меняться):

(1) Создание: способ создания объекта. Обычно это относится к изоляции деталей создания объекта таким образом, чтобы не зависеть от конкретного типа объекта, поэтому при добавлении нового типа объекта не требуется изменения кода.(2) Структура: проектирование объектов для удовлетворения определённых проектных ограничений. Это относится к способу соединения объектов друг с другом, чтобы изменения системы не влияли на эти связи.

(3) Действие: объекты, манипулирующие определёнными действиями в программе. Это требует упаковывания действий, таких как объяснение языка, выполнение запроса, обход последовательности (как в итераторах) или реализация алгоритма. В этой главе представлены примеры паттернов "Наблюдатель" (`Observer`) и "Посетитель" (`Visitor`). Книга «Design Patterns» отводит каждому из этих 23 шаблонов отдельную главу, сопровождая их множеством примеров, большинство из которых написано на C++, а некоторые — на Smalltalk (если вы знакомы с этой книгой, то знаете, что это не является большой проблемой, так как основные концепции легко переводятся с двух этих языков на Java). В данной книге нет необходимости повторять все эти шаблоны, поскольку они подробно рассмотрены в «Design Patterns», которая представляет собой самостоятельное произведение. Вместо этого данная глава предоставляет лишь несколько примеров, чтобы дать вам общее представление о шаблонах и понять их значимость.