系统分析师备考精要：工厂模式与单例模式的深度解析与实战应用

在系统分析师的备考过程中，设计模式是一个重要的知识点，其中工厂模式和单例模式更是频繁出现在考试中。本文将深入解析这两种模式的适用场景、UML类图及代码实现，并通过反模式案例来加深理解，帮助考生精准提分。

一、工厂模式

工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的最佳方式，而无需向客户端暴露创建逻辑。工厂模式通常分为三种：简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式。

适用场景：

当一个类不知道它所需要的对象的类时，可以使用工厂模式。
当一个类希望由其子类来指定它所创建的对象时，可以使用工厂方法模式。
当需要创建一组相关或相互依赖的对象时，可以使用抽象工厂模式。

UML类图：

工厂模式的UML类图主要包括一个抽象工厂类、多个具体工厂类、一个抽象产品类和多个具体产品类。抽象工厂类声明了创建产品的接口，具体工厂类实现了这个接口，创建具体的产品。抽象产品类定义了产品的通用特性，具体产品类实现了这些特性。

代码实现：

以简单工厂模式为例，假设有一个电视机的生产工厂，可以生产不同品牌的电视机。代码实现如下：

// 抽象产品类
public abstract class TV {
    public abstract void play();
}

// 具体产品类
public class SonyTV extends TV {
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("Playing Sony TV...");
    }
}

public class SamsungTV extends TV {
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("Playing Samsung TV...");
    }
}

// 简单工厂类
public class TVFactory {
    public static TV createTV(String brand) {
        switch (brand) {
            case "Sony":
                return new SonyTV();
            case "Samsung":
                return new SamsungTV();
            default:
                throw new IllegalArgumentException("Unknown brand: " + brand);
        }
    }
}

二、单例模式

单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供了一个全局访问点来访问该实例。

适用场景：

当需要控制资源的访问时，可以使用单例模式，例如数据库连接池。
当需要频繁创建和销毁对象时，可以使用单例模式来减少内存开销。
当需要实现全局配置或全局缓存时，可以使用单例模式。

UML类图：

单例模式的UML类图相对简单，主要包括一个单例类和一个静态方法用于获取单例实例。

代码实现：

以下是一个经典的单例模式实现：

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

三、反模式案例：滥用单例

单例模式虽然有很多优点，但如果滥用也会带来问题。例如，如果一个系统中的多个模块都依赖于同一个单例对象，那么当这个单例对象需要修改时，就会影响到所有依赖它的模块，导致系统难以维护和扩展。这就是滥用单例的反模式案例。

为了避免滥用单例，我们可以考虑以下几点：