設計模式-單例模式下對多例的思考(案例：Server伺服器)

前述：在學習單例模式後，對老師課上佈置的課後作業，自然要使用單例模式，但是不是一般的單例，要求引起我的興趣，案例是用伺服器。老師佈置的要求是：伺服器只有一個，但是使用這個伺服器時候可以有多個對象（原版的）和備份資料庫，也就是至少要兩個對象，因為有可能伺服器對象會垮掉，所以要用備份的，所以這裡要考 ...

前述：

　　在學習單例模式後，對老師課上佈置的課後作業，自然要使用單例模式，但是不是一般的單例，要求引起我的興趣，案例是用伺服器。

　　老師佈置的要求是：伺服器只有一個，但是使用這個伺服器時候可以有多個對象（原版的）和備份資料庫，也就是至少要兩個對象，因為有可能伺服器對象會垮掉，所以要用備份的，所以這裡要考慮調用時候，應該返回哪個伺服器對象，還有當伺服器對象垮掉後，應該怎麼處理，保證用戶的使用。老師說，兩個對象是基本要求，如果能夠控制多個對象，分數更高哦。

　　我覺得蠻有意思的題目，如果只考慮兩個對象，無非在單例模式下原來是建立一個，現在改為建立兩個，然後在使用前作檢查，如果伺服器垮掉，那備份伺服器拿起來用，並且要給原版（原來垮掉的那個重新賦值）這樣，有些簡單。所以，我自己在琢磨後，寫出了能夠控制多個伺服器的多例模式，並且保證只實例一次，後面的伺服器對象都是備份原來的，並且返回的伺服器對象都是可用。

首先，看下畫類圖

先看裡面的欄位：list就是多例保存的伺服器實例；COUNT是常量，用於保存設置伺服器的最大數量；使用時候是按隊列取，因此top自然放的是list的頂部；name是伺服器名，state來模擬伺服器是否垮掉（true代表能用，false代表垮掉）；CTIME是來計數器，來定時清理隊列中不可用的伺服器；time就是配合CTIME使用。

分析下設計的思路：其實最難的就是怎麼獲取伺服器，還有怎麼創建，獲取，及刪除無用的伺服器，就是在靜態方法getInstance方法里。

首先，調用cleanServer()方法，裡面會檢查有沒有到計數值，如果有到，就執行將所有的遍歷一遍，將不能用的伺服器從隊列里刪除掉，這個是為了隊列裡面在top之前可能有獲取不到的無用伺服器，但是這些又不影響當前使用，所以可以用個計數器來進行清理。

第二步，用戶獲取伺服器時候，先要使用一個迴圈，只要直到隊列top到底了或者里某個伺服器對象的state為true就跳出迴圈。這裡只是為了找到可用的伺服器，不需要遍歷所有，可以節省了時間。

第三步，當跳出迴圈後，就判斷隊列有沒有超過COUNT的值，

　　當沒有等於COUNT值，那就執行createServer()方法，這裡面存放創建或者是複製伺服器；

　　　　當隊列為空時候，就創建伺服器，將當前伺服器添加到隊列里，並返回給用戶；

　　　　如果不為空，就克隆上個能使用的伺服器，並將當前複製的伺服器添加到隊列里，並返回給用戶；

　　當等於COUNT值了，就把伺服器直接返回。

好了思路分析完了，這樣子多例是不是很好，可以對多個實例進行控制，為了測試，裡面設置了Dispose()用來修改state值，模擬伺服器不能使用了。

接下來貼代碼，是使用java寫的，其實我覺得演算法的話，與實際的語言無關，只不過老師只認java，所以用java來寫，其中使用了java的克隆模式，如果不瞭解，先去瞭解下，也是簡單的。

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 {
    //伺服器多例list
    static ArrayList<ServerStation> list = new ArrayList<ServerStation>();
    //控制數量
    static final int COUNT = 2;
    //指向列表頭伺服器
    static int top = -1;
    //伺服器名
    String name;
    //伺服器狀態
    boolean state;
    //計數器最大值
    static final int CTIME = 5;
    //計數器
    static int time = 0;
    //私有構造函數
    private ServerStation(String name){
        this.name = name;
        this.state = true;
    }
    //設置伺服器名
    private void setName(String name){
        this.name = name;
    }
    //獲取伺服器名
    public String getName(){
        return this.name;
    }
    //獲取伺服器狀態
    public boolean getState(){
        return this.state;
    }
    
    //顯示伺服器信息
    public void showInfo(){
        System.out.println("伺服器名："+this.name);
        System.out.println("服務運行狀態："+this.state);
    }
    //釋放伺服器
    public void Dispose(){
        this.list.get(top).state = false;
    }
    //獲取伺服器
    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;
    }
    
    //創建伺服器或者克隆伺服器
    private static ServerStation createServer(){
        ServerStation server = null;
        if(top == -1){
            top++;
            server = new ServerStation("新伺服器");
            list.add(server);
        }else{
            server = cloneServer();
        }
        return server;
    }
    //獲取伺服器
    private static ServerStation getServer(){
        ServerStation server = list.get(top);
        String name = server.getName();
        if(name.contains("新"))
            name = name.replace("新", "舊");
        server.setName(name);
        return server;
    }
    //清除無用伺服器
    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--;
            }
        }
    }
    
    //移除伺服器
    private static void removeServer(){
        list.remove(top);
        top--;
    }
    
    //克隆伺服器
    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("備份")){
                name = "備份"+name;
            }
            server.setName(name);
            list.add(server);
            oos.close();
            ois.close();
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
            System.out.print("錯誤");
        }
        
        return server;
    }
}

測試代碼：

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();
    }
}

上邊就是為了模擬，運行後驗證，返回伺服器都是可用的，蠻不錯。

運行結果：

伺服器名：新伺服器
服務運行狀態：true
伺服器名：備份新伺服器
服務運行狀態：true
伺服器名：備份新伺服器
服務運行狀態：true
伺服器名：備份新伺服器
服務運行狀態：true
伺服器名：備份舊伺服器
服務運行狀態：true