任务要求：自行设计一个能够应用单例模式或者原型模式的案例（注意不能选择教材上的案例），画出类图并用代码实现

### 单例模式与原型模式的自定义示例 #### 自定义单例模式 单例模式的核心在于确保某个类只有一个实例，并提供全局访问点。以下通过一个实际场景——日志记录器（Logger），展示如何设计并实现单例模式。 ##### UML 类图 ```plaintext +-------------------+ | Logger | +-------------------+ | - instance: Logger| +-------------------+ | + getInstance(): Logger| | + log(message: String): void| +-------------------+ ``` ##### 实现代码 ```java public class Logger { private static volatile Logger instance; // 使用volatile关键字确保线程安全 private Logger() { // 私有化构造函数防止外部实例化 if (instance != null) { throw new RuntimeException("Use `getInstance()` method to create an object."); } } public static Logger getInstance() { // 提供全局访问点 if (instance == null) { synchronized (Logger.class) { if (instance == null) { instance = new Logger(); } } } return instance; } public void log(String message) { // 日志记录功能 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + message); } } ``` 上述代码实现了懒汉式单例模式，利用双重检查锁定机制[^1]确保线程安全性。 --- #### 自定义原型模式 原型模式的核心在于通过克隆现有对象来创建新对象，从而减少性能开销。以下通过一个实际场景——图形绘制工具（Shape Drawing Tool），展示如何设计并实现原型模式。 ##### UML 类图 ```plaintext +-------------------+ | Shape | +-------------------+ | - id: String | +-------------------+ | + draw(): void | | + clone(): Shape | +-------------------+ +-------------------+ +-------------------+ | Circle |<----->| Rectangle | +-------------------+ +-------------------+ | | | | +-------------------+ +-------------------+ ``` ##### 实现代码 ```java // 抽象基类 abstract class Shape implements Cloneable { protected String id; abstract void draw(); // 子类需实现的具体绘图逻辑 @Override public Object clone() throws CloneNotSupportedException { // 克隆方法 return super.clone(); } } class Circle extends Shape { @Override void draw() { System.out.println("Drawing a circle with ID: " + this.id); } } class Rectangle extends Shape { @Override void draw() { System.out.println("Drawing a rectangle with ID: " + this.id); } } // 测试类 public class PrototypeDemo { public static void main(String[] args) { try { Shape cachedCircle = new Circle(); cachedCircle.id = "CIRCLE_001"; Shape clonedCircle = (Shape) cachedCircle.clone(); // 创建副本 clonedCircle.draw(); Shape cachedRectangle = new Rectangle(); cachedRectangle.id = "RECTANGLE_001"; Shape clonedRectangle = (Shape) cachedRectangle.clone(); // 创建副本 clonedRectangle.draw(); } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } } } ``` 上述代码展示了如何通过`clone()`方法快速复制已有对象，而无需重新初始化[^4]。 --- #### 关联环境的区别 Spring 中的单例模式与 GOF 的单例模式存在显著差异。GOF 单例强调的是在整个 JVM 进程中只存在一个实例，而 Spring 单例则限定于 IoC 容器范围内。这意味着，在多容器环境下，每个容器可能会有自己的单例实例。 ---