Java 中的注册表模式：为 Java 对象实现集中式控制机制

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注册表设计模式的意图

注册表设计模式将创建和管理一组全局对象的职责集中起来，提供一个单一访问点，并确保受控实例化。

带有实际例子详细解释注册表模式

现实世界中的例子

在大型公司中，管理 IT 资产（如笔记本电脑、台式机、服务器和软件许可证）可能很困难。为了简化此过程，公司使用集中式 IT 资产管理系统，该系统充当注册表。
该系统为注册、跟踪和检索所有 IT 资产的信息提供了一个单一访问点。
采购新设备或软件时，将在系统中注册其详细信息，例如序列号、购买日期、保修期和分配的用户。
IT 人员可以查询系统以获取有关任何资产的详细信息，检查其当前状态，并在需要时更新信息。
这种集中式管理促进了资产的有效利用和维护，确保了软件许可证的合规性，并有助于规划升级或更换。
在这个类比中，IT 资产管理系统充当注册表，管理生命周期，并为组织内的 IT 资产提供全局访问信息。

通俗地说

注册表是一个众所周知的对象，其他对象可以使用它来查找常用对象和服务。

wiki.c2.com 说

注册表是一个全局的从键到对象的关联，允许从任何地方访问这些对象。它涉及两种方法：一种接受键和对象并将对象添加到注册表中，另一种接受键并返回该键对应的对象。它类似于 MultitonPattern，但并不限制实例只能是注册表中的实例。

Java 中注册表模式的编程示例

注册表设计模式是一种在软件设计中常用的模式，其中对象被存储并提供对它们的全局访问点。当您需要管理全局对象集合、将对象的创建与使用分离、确保对象的受控生命周期以及避免对象的冗余创建时，这种模式特别有用。

首先，我们有 Customer 记录。它代表将存储在注册表中的对象。每个 Customer 都有一个 id 和一个 name。

public record Customer(String id, String name) {

    @Override
    public String toString() {
        return "Customer{"
                + "id='" + id + '\''
                + ", name='" + name + '\''
                + '}';
    }
}

接下来，我们有 CustomerRegistry 类。这个类是实际的注册表，Customer 对象存储在其中。它提供了添加和检索客户的方法。CustomerRegistry 是一个单例，这意味着应用程序中只有一个实例。

public final class CustomerRegistry {

    @Getter
    private static final CustomerRegistry instance = new CustomerRegistry();

    private final Map<String, Customer> customerMap;

    private CustomerRegistry() {
        customerMap = new ConcurrentHashMap<>();
    }

    public Customer addCustomer(Customer customer) {
        return customerMap.put(customer.id(), customer);
    }

    public Customer getCustomer(String id) {
        return customerMap.get(id);
    }

}

最后，我们有 App 类。这个类演示了如何使用 CustomerRegistry。它创建了两个 Customer 对象，将它们添加到 CustomerRegistry 中，然后检索它们。

public class App {

  private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(App.class);

  public static void main(String[] args) {
    CustomerRegistry customerRegistry = CustomerRegistry.getInstance();
    var john = new Customer("1", "John");
    customerRegistry.addCustomer(john);
    var julia = new Customer("2", "Julia");
    customerRegistry.addCustomer(julia);

    LOGGER.info("John {}", customerRegistry.getCustomer("1"));
    LOGGER.info("Julia {}", customerRegistry.getCustomer("2"));
  }

}

在这个例子中，CustomerRegistry 为 Customer 对象提供了一个全局访问点。这使我们能够以集中方式管理这些对象，促进重用和共享，并促进组件之间的解耦。

运行示例会产生以下输出

09:55:31.109 [main] INFO com.iluwatar.registry.App -- John Customer{id='1', name='John'}
09:55:31.113 [main] INFO com.iluwatar.registry.App -- Julia Customer{id='2', name='Julia'}

何时在 Java 中使用注册表模式

当您需要管理全局对象集合时。
当您需要将对象的创建与使用分离时。
当您需要确保对象的受控生命周期时，例如服务或资源。
当您想要避免对象的冗余创建时。

Java 中注册表模式的实际应用

在企业应用程序中管理数据库连接。
在模块化应用程序中提供一个中心位置来注册和检索服务或组件。
创建一个中心配置注册表，应用程序的各个部分可以访问该注册表。

注册表模式的优缺点

优点

在 Java 中采用注册表模式的主要优势

集中对象管理，使应用程序更易于维护。
促进对象的重用和共享，从而减少内存占用和初始化时间。
促进组件之间的解耦。

权衡取舍

如果实现效率不高，可能会成为瓶颈。
如果注册表设计没有容错性，可能会引入单点故障。
增加了管理对象生命周期的复杂性。

单例：通常与注册表一起使用，以确保注册表只有一个实例。
工厂：用于封装从注册表检索对象时可能需要的实例化逻辑。
服务定位器：一个在意图和结构上类似的模式，通常与注册表互换使用。
依赖注入：提供了一种管理依赖关系的替代方法，有时可以取代注册表的需要。
多例：与注册表类似，因为它管理多个实例，但它是基于键进行管理的，确保每个键只有一个实例。