一个实用的例子：属性管理器

　　什么是属性文件

　　这里给出一个读取属性（properties） 文件的单例类，作为单例模式的一个实用的例子。属性文件如同老式的视窗编程时的.ini 文件，用于存放系统的配置信息。配置信息在属性文件中以属性的方式存放，一个属性就是两个字符串组成的对子，其中一个字符串是键（key），另一个字符串是这个键的值（value）。

　　大多数的系统都有一些配置常量，这些常量如果是存储在程序内部的，那么每一次修改这些常量都需要重新编译程序。将这些常量放在配置文件中，系统通过访问这个配置文件取得配置常量，就可以通过修改配置文件而无需修改程序而达到更改系统配置的目的。系统也可以在配置文件中存储一些工作环境信息，这样在系统重启时，这些工作信息可以延续到下一个运行周期中。

　　假定需要读取的属性文件就在当前目录中，且文件名为singleton.properties 。这个文件中有如下的一些属性项。

　　代码清单5：属性文件内容

node1.item1=how node1.item2=are node2.item1=you node2.item2=doing node3.item1=?

　　例如，node1.item1 就是一个键，而how 就是这个键所对应的值。

　　java 属性类

　　java 提供了一个工具类，称做属性类，可以用来完成java 属性和属性文件的操作。这个属性类的继承关系可以从下面的类图中看清楚。



　　属性类提供了读取属性和设置属性的各种方法。其中读取属性的方法有：

　　　.. contains(object value) 、containskey(object key)： 如果给定的参数或属性关键字在属性表中有定义，该方法返回true ，否则返回false。

　　　.. getproperty(string key)、getproperty(string key, string default) ：根据给定的属性关键字获取关键字值。

　　　.. list(printstream s) 、list(printwriter w) ：在输出流中输出属性表内容。

　　　.. size()：返回当前属性表中定义的属性关键字个数。

　　设置属性的方法有：

　　　.. put(object key, object value) ：向属性表中追加属性关键字和关键字的值。

　　　.. remove(object key)：从属性表中删除关键字。

　　从属性文件加载属性的方法为load(inputstream instream)，可以从一个输入流中读入一个属性列，如果这个流是来自一个文件的话，这个方法就从文件中读入属性。

　　将属性存入属性文件的方法有几个，重要的一个是store(outputstream out, string header) ，将当前的属性列写入一个输出流，如果这个输出流是导向一个文件的，那么这个方法就将属性流存入文件。 为什么需要使用单例模式

　　属性是系统的一种"资源"，应当避免有多余一个的对象读取特别是存储属性。此外，属性的读取可能会在很多地方发生，创建属性对象的地方应当在哪里不是很清楚。换言之，属性管理器应当自己创建自己的实例，并且自己向系统全程提供这一事例。因此，属性文件管理器应当是一个单例模式负责。

　　系统设计

　　系统的核心是一个属性管理器，也就是一个叫做configmanager 的类，这个类应当是一个单例类。因此，这个类应当有一个静态工厂方法，不妨叫做getinstance()， 用于提供自己的实例。

　　为简单起见，本文在这里采取"饿汉"方式实现configmanager 。例子的类图如下所示。

　　本例子的源代码如下所示。

　　代码清单6：configmanager 的源代码

import java.util.properties; import java.io.fileinputstream; import java.io.file; public class configmanager { /** * 属性文件全名 */ private static final string pfile = system.getproperty("user.dir") + file.separator + "singleton.properties"; /** * 对应于属性文件的文件对象变量 */ private file m_file = null; /** * 属性文件的最后修改日期 */ private long m_lastmodifiedtime = 0; /** * 属性文件所对应的属性对象变量 */ private properties m_props = null; /** * 本类可能存在的惟一的一个实例 */ private static configmanager m_instance = ?234?java 与模式 new configmanager(); /** * 私有的构造子，用以保证外界无法直接实例化 */ private configmanager() { m_file = new file(pfile); m_lastmodifiedtime = m_file.lastmodified(); if(m_lastmodifiedtime == 0) { system.err.println(pfile + " file does not exist!"); } m_props = new properties(); try { m_props.load(new fileinputstream(pfile)); } catch(exception e) { e.printstacktrace(); } } /** * 静态工厂方法 * @return 返还configmanager 类的单一实例 */ synchronized public static configmanager getinstance() { return m_instance; } /** * 读取一特定的属性项 * * @param name 属性项的项名 * @param defaultval 属性项的默认值 * @return 属性项的值（如此项存在）， 默认值（如此项不存在） */ final public object getconfigitem( string name， object defaultval) { long newtime = m_file.lastmodified(); // 检查属性文件是否被其他程序 // （多数情况是程序员手动）修改过 // 如果是，重新读取此文件 if(newtime == 0) { // 属性文件不存在 if(m_lastmodifiedtime == 0) { system.err.println(pfile + " file does not exist!"); } else { system.err.println(pfile + " file was deleted!!"); } return defaultval; } else if(newtime > m_lastmodifiedtime) { // get rid of the old properties m_props.clear(); try { m_props.load(new fileinputstream(pfile)); } catch(exception e) { e.printstacktrace(); } } m_lastmodifiedtime = newtime; object val = m_props.getproperty(name); if( val == null ) { return defaultval; } else { return val; } } }

　　在上面直接使用了一个局域的常量储存储属性文件的路径。在实际的系统中，读者可以采取更灵活的方式将属性文件的路径传入。

　　读者可以看到，这个管理器类有一个很有意思的功能，即在每一次调用时，检查属性文件是否已经被更新过。如果确实已经被更新过的话，管理器会自动重新加载属性文件， 从而保证管理器的内容与属性文件的内容总是一致的。

　　怎样调用属性管理器

　　下面的源代码演示了怎样调用configmanager 来读取属性文件。

　　代码清单7：怎样调用configmanager 类以读取属性文件

bufferedreader reader = new bufferedreader( new inputstreamreader(system.in)); system.out.println("type quit to quit"); do { system.out.print("property item to read: "); string line = reader.readline(); if(line.equals("quit")) { break; } system.out.println(configmanager.getinstance() .getconfigitem(line， "not found.")); } while(true);

　　上面代码运行时的情况如下图所示。



　　感兴趣的读者可以参考阅读本书的"专题：xmlproperties 与适配器模式"一章，那里对使用java 属性类和xml 文件格式做了有用的讨论。

java 语言中的单例模式

　　java 语言中就有很多的单例模式的应用实例，这里讨论比较有名的几个。

　　java 的runtime 对象

　　在java 语言内部，java.lang.runtime 对象就是一个使用单例模式的例子。在每一个java 应用程序里面，都有惟一的一个runtime 对象。通过这个runtime 对象，应用程序可以与其运行环境发生相互作用。
runtime 类提供一个静态工厂方法getruntime():：

public static runtime getruntime();

　　通过调用此方法，可以获得runtime 类惟一的一个实例：

runtime rt = runtime getruntime();

　　runtime 对象通常的用途包括：执行外部命令；返回现有内存即全部内存；运行垃圾收集器；加载动态库等。下面的例子演示了怎样使用runtime 对象运行一个外部程序。

　　代码清单8：怎样使用runtime 对象运行一个外部命令

import java.io.*; public class cmdtest { public static void main(string[] args) throws ioexception { process proc = runtime.getruntime().exec("notepad.exe"); } }

　　上面的程序在运行时会打开notepad 程序。应当指出的是，在windows 2000 的环境中，如果需要打开一个word 文件，而又不想指明word 软件安装的位置时，可以使用下面的做法：

process proc = runtime.getruntime().exec( "cmd /e:on /c start mydocument.doc");

　　在上面，被执行的命令是start mydocument.doc ，开关e:on 指定dos 命令处理器允许命令扩展，而开关/c 指明后面跟随的字符串是命令，并在执行命令后关闭dos 窗口，start 命令会开启一个单独的窗口执行所提供的命令。

　　introspector 类

　　一般的应用程序可能永远也不会直接用到introspector 类，但读者应该知道introspector 是做什么的。sun 提供了一个叫做beanbox 的系统，允许动态地加载javabean ，并动态地修改其性质。beanbox 在运行时的情况如下图所示。



　　在上面的图中显示了beanbox 最重要的两个视窗，一个叫做beanbox 视窗，另一个叫做性质视窗。在上面的beanbox 视窗中显示了一个juggler bean 被放置到视窗中的情况。相应的，在性质视窗中显示了juggler bean 的所有性质。所有的java 集成环境都提供这种功能，这样的系统就叫做beanbox 系统。

　　beanbox 系统使用一种自省（introspection ）过程来确定一个bean 所输出的性质、事件和方法。这个自省机制是通过自省者类，也即java.util.introspector 类实现的；这个机制是建立在java 反射（reflection） 机制和命名规范的基础之上的。比如，introspector 类可以确定juggler bean 所支持的所有的性质，这是因为introspector 类可以得到所有的方法，然后将其中的取值和赋值方法以及它们的特征加以比较，从而得出结果。显然，在整个beanbox 系统中只需要一个introspector 对象，下面所示就是这个类的结构图。



　　可以看出，introspector 类的构造子是私有的， 一个静态工厂方法instantiate() 提供了instrospector 类的惟一实例。换言之，这个类是单例模式的应用。

　　java.awt.toolkit 类

　　toolkit 类是一个非常有趣的单例模式的例子。toolkit 使用单例模式创建所谓的toolkit 的默认对象，并且确保这个默认实例在整个系统中是惟一的。toolkit 类提供了一个静态的方法getdefaulttoolkit() 来提供这个惟一的实例，这个方法相当于懒汉式的单例方法，因此整个方法都是同步化的。

　　代码清单9：getdefaulttoolkit() 方法

public static synchronized toolkit getdefaulttoolkit() { ...... }

　　toolkit 类的类图如下所示。



　　其中性质defaulttoolkit 实际上就是静态的getdefaulttoolkit 类。有趣的是，由于toolkit 是一个抽象类，因此其子类如果提供一个私有的构造子，那么其子类便是一个正常的单例类；而如果其子类作为具体实现提供一个公开的构造子， 这时候这个具体子类便是" 不完全"的单例类。关于"不完全"的单例类的讨论请见本章后面的"专题：不完全的单例类"一节。

　　模版方法模式

　　同时，熟悉模版方法模式的读者可以看出，getdefaulttoolkit() 方法实际上是一个模版方法。私有构造子是推迟到子类实现的剩余逻辑，根据子类对这个剩余逻辑的不同实现， 子类就可以提供完全不同的行为。对toolkit 的子类而言，私有构造子依赖于操作系统，不同的子类可以根据不同的操作系统而给出不同的逻辑，从而使toolkit 的子类对不同的操作系统给出不同的行为。

　　javax.swing.timerqueue 类

　　这是一个不完全的单例类，由于这个类是在swing 的定时器类中使用的，因此我们将在后面介绍。