设计模式之单例、工厂、发布订阅者模式

单例模式

​ 保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点

​ 在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证他们 在系统中只存在一个实例，才能确保它们的逻辑正确性， 以及良好的效率

应用场景：

DBPool 、读取配置文件

单例模式分类：

• 1、懒汉式 – 需要使用单例的时候，才进行初始化
• 2、饿汉式 – 未调用单例的时候，已经进行初始化

写一个单例模式的demo

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>

using namespace std;

//设计线程的个数
#define PTHREAD_NUM  20
//懒汉式 饿汉式 单例模式的选型
#define SINGELTON_SELECTOR 0

//单例模式

#if SINGELTON_SELECTOR

//懒汉式  -- 调用的时候才初始化
class Singleton{

private:
    Singleton(){
        cout<<"Singleton construct  1111\n";
    }
    ~Singleton(){
        cout<<"Singleton destruct   1111\n";
    }

    //禁止拷贝构造
    Singleton(const Singleton &si) = delete;
    //禁止等号赋值
    Singleton & operator=(const Singleton &si) = delete;

public:
    static Singleton * getInstance(){
        static Singleton m_singleton;
        return &m_singleton;
    }
};

#else

//饿汉式 -- 调用之前就已经初始化好，调用的时候直接返回地址
class Singleton{

private:
    Singleton(){
        cout<<"Singleton construct   2222\n";
    }
    ~Singleton(){
        cout<<"Singleton destruct    2222\n";
    }

    //禁止拷贝构造
    Singleton(const Singleton &si) = delete;
    //禁止等号赋值
    Singleton & operator=(const Singleton &si) = delete;
    static Singleton m_singleton;

public:
    static Singleton * getInstance(){
        return &m_singleton;
    }
};

Singleton Singleton::m_singleton;


#endif 

//定义一个互斥锁，保证只有一个线程在打印 单例变量的地址
static mutex m;
void print_address()
{
    Singleton* singleton = Singleton::getInstance();

    m.lock();
    cout<<singleton<<endl;
    m.unlock();
}
//测试单例模式
void test_singleton()
{

    thread threads[PTHREAD_NUM];
    for(auto &t : threads)
        t = thread(print_address);

    for(auto &t : threads)
        t.join();
}

int main(int argc,char * argv[])
{

    cout<<"main\n";

    test_singleton();

}

工厂模式

• 定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。

• Factory Method使得一个类的实例化延迟（目的：解耦，手段：虚函数）到子类

• 在软件系统中，经常面临着创建对象的工作；由于需求的 变化，需要创建的对象的具体类型经常变化

  使用工厂模式提供一种“封装机制”来避免客户程序和这种“具 体对象创建工作”的紧耦合 来解决这个问题

应用场景：

• 数据导出，导出为Excel，文本，XML
• 支付接口，可能对应不同的支付网关

写一个工厂模式的demo

#include <iostream>

using namespace std;


//工厂模式 -- 模拟一个简s单文件的解析方式
//定义一个产品的概念
class Parse_file{
public:
    Parse_file(){}
    //定义虚析构函数，防止父类指针指向子类对象后，释放内存出现内存泄露的问题
    virtual ~Parse_file(){}
    //定义一个接口，子类负责实现
    virtual bool myparse(string data) = 0;

};

//定义实际的产品 text方式解析
class text_parse : public Parse_file{
public:
    text_parse(){}
    virtual ~text_parse(){}

    virtual bool myparse(string data){
        cout<<"以 text 的方式保存 数据"<<data<<endl;
        return true;
    }

};


//定义实际的产品 xml方式解析
class xml_parse : public Parse_file{
public:
    xml_parse(){}
    virtual ~xml_parse(){}

    virtual bool myparse(string data){
        cout<<"以 xml 的方式保存 数据"<<data<<endl;
        return true;
    }
};


//定义实际的产品 json方式解析
class json_parse : public Parse_file{
public:
    json_parse(){}
    virtual ~json_parse(){}

    virtual bool myparse(string data){
        cout<<"以 json 的方式保存 数据"<<data<<endl;
        return true;
    }
};


//定义实际的产品 protobuf方式解析
class protobuf_parse : public Parse_file{
public:
    protobuf_parse(){}
    virtual ~protobuf_parse(){}

    virtual bool myparse(string data){
        cout<<"以 protobuf 的方式保存 数据"<<data<<endl;
        return true;
    }
};

//定义工厂来生产产品
class factory{
public:
    factory(){}
    virtual ~factory(){}

    //定义工厂的解析方法
//便于子类继承
    virtual bool myparse(int type,string data){
        Parse_file * pp = nullptr;
        pp = parse_method(type);

        int ret = false;

        if(pp){
            pp->myparse(data);
            delete pp;
            ret = true;
        }
        else{
            cout<<"no parse function\n";
        }
        return ret;
    }
protected:
//便于子类继承
    virtual Parse_file * parse_method(int type){
        Parse_file * pp = nullptr;
        if(type == 1){
            pp = new text_parse();
        }else if(type == 2){
            pp = new xml_parse();
        }
        return pp;
    }
};

//扩展工厂
class factory2 : public factory{
public:
    factory2(){}
    virtual ~factory2(){}

protected:
//便于子类继承
    virtual Parse_file * parse_method(int type){
        Parse_file * pp = nullptr;
        if(type == 3){
            pp = new json_parse();
        }else if(type == 4){
            pp = new protobuf_parse();
        }
        else{
            pp = factory::parse_method(type);
        }
        return pp;
    }
};

int main()
{
    factory * fac = new factory();
    fac->myparse(1,"数据");
    fac->myparse(2,"数据");
    fac->myparse(3,"数据");
    fac->myparse(4,"数据");

    cout<<"\n\n-----------------\n\n";


    factory * fac2 = new factory2();

    fac2->myparse(1,"数据");
    fac2->myparse(2,"数据");
    fac2->myparse(3,"数据");
    fac2->myparse(4,"数据");

    return 0;
}

效果

发布订阅模式与观察者模式

发布订阅模式和观察者模式是同一个东西吗？ NONONO

• 观察者模式里，只有两个角色 —— 观察者 + 被观察者
• 发布订阅模式里 —— 观察者 + 中间经纪人 +被观察者

观察者模式中的推模型和拉模型：

推模型：

目标对象主动向观察者推送目标的详细信息，不 管观察者是否需要，推送的信息通常是目标对象的全部或 部分数据，相当于广播通信。

拉模型：

目标对象在通知观察者的时候，只传递少量的信 息。如果观察者需要更具体的信息，由观察者主动到目标 对象中获取，相当于是观察者从目标对象中拉数据。一般 这种模型的实现中，会把目标对象通过update方法传递给 观察者，这样在观察者需要获取数据的时候，就可以通过 这个引用来获取了。

应用场景：

​ 公众号通知，淘宝通知，知乎通知，微信通知等等。

写一个观察者模式的demo

//观察者模式，需要弄明白 何为观察者，何为目标
//以我们用手机看报纸为例， 我们 是观察者， 报纸是目标
//接下来我们来模拟一下观察者模式

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

class subject;

//定义抽象的观察者
class observer{

public:
    observer(){}
    virtual ~observer(){}

    virtual void update(subject * sub) = 0;//读摘要
    virtual void update(string content) = 0;//读内容

};

//定义一个抽象的目标
class subject{

public:
    subject(){}
    virtual ~subject(){}
//设置内容
    virtual int setContent(string content)=0;
//得到具体内容 -- 用于推模型
    virtual string getContent()=0;
//得到摘要 -- 用于拉模型
     virtual string getSummary()=0;
//订阅
    virtual void attach(observer * ob){
        oblist.push_back(ob);
    }
//取消订阅
    virtual void detach(observer * ob){
        oblist.remove(ob);
    }
//通知所有订阅者 -- 推模型
    virtual void notifyAllobserver(string content) {
        for(auto &a : oblist){
            a->update(content);
        }
    }
//通知所有订阅者 -- 拉模型    
    virtual void notifyAllobserver(){
        for(observer * reader : oblist){
            reader->update(this);
        }
    }
private:
    list<observer *> oblist;

};


//定义具体的 观察者，读者
class reader: public observer
{
public:
    reader(){}
    virtual ~reader(){}
//拉模型
    virtual void update(subject * sub){
        cout<<getName()<<"正在阅读的内容是："<<sub->getContent()<<endl;
    }
//推模型
    virtual void update(string content){
        cout<<getName()<<"正在阅读的内容是："<<content<<endl;
    }

    string getName(){return m_name;}
    void setName(string name){m_name = name;}
private:
    string m_name;

};


//定义具体的目标，推送新闻信息
class newspaper:public subject
{
public:
    newspaper(){};
    virtual ~newspaper(){}

//设置内容
    virtual int setContent(string content){
        m_content = content;
        notifyAllobserver(); //默认是拉模型，就想给你推送一个摘要一样
        return 1;
    }
//得到具体内容 -- 用于推模型
    virtual string getContent(){
        return m_content;
    }
//得到摘要 -- 用于拉模型
     virtual string getSummary(){
         return "摘要";
     }


private:
    string m_content;
};



int main(int argc,char *argv[])
{

    //定义报纸主题
    newspaper *subject = new newspaper();

    //定义读者
    reader * r1 = new reader();
    r1->setName("adele");

    reader * r2 = new reader();
    r2->setName("Bob");

    reader * r3 = new reader();
    r3->setName("ceilina");


    //设置内容

    //报纸开始加入订阅者
    subject->attach(r1);
    subject->setContent("今天多云");
    cout << "\n----------华丽的分割线 \n"<<endl;


    subject->attach(r2);
    subject->setContent("今天晴天");
    cout << "\n----------华丽的分割线 \n"<<endl;

    subject->attach(r3);
    subject->setContent("over");


    cout<<"-------end-----\n";


    return 0;
}

效果

作者：小魔童哪吒

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