在某 FPS 游戏中提供了一个游戏管理器(Game Manager)，通过该管理器用户 可以对音效(Sound Effect)、场景(Scene)、游戏角色(Role)等对象进行参数设置。为了节约系 统资源并且保证对象状态的一致性，在游戏运行时，用户只能打开唯一的一个管理器界面。 根据以上描述，请选择两种合适的设计模式设计该游戏管理器，在实现对多个对象进行 统一设置的同时保证游戏管理器的唯一性。 请给出这两种设计模式的名称和定义，并结合实例绘制对应的结构图（类图，类名、方法名和属性名可自行定义）。请提交Java代码以及选择原因注释。

两种设计模式分别是单例模式和观察者模式。

1. 单例模式

单例模式是一种创建型设计模式，它保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

在游戏管理器中，只有一个管理器实例是必要的，因为用户只能打开唯一的一个管理器界面。单例模式可以保证只有一个管理器实例。

以下是单例模式的类图：


代码实现：

public class GameManager {
    private static GameManager instance = null;

    private GameManager() {}

    public static GameManager getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new GameManager();
        }
        return instance;
    }

    public void setSoundEffectVolume(int volume) {
        // 设置音效音量
    }

    public void setSceneLighting(int lighting) {
        // 设置场景光照
    }

    public void setRoleSpeed(int speed) {
        // 设置角色速度
    }
}

选择原因：

单例模式可以保证在运行时只有一个游戏管理器实例，从而保证了对象状态的一致性。同时，单例模式也能节约系统资源，因为只有一个对象需要被创建和维护，而不是多个对象。

2. 观察者模式

观察者模式是一种行为型设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象，当主题对象状态发生改变时，它的所有观察者都会收到通知并更新自己。

在游戏管理器中，用户需要对多个对象进行统一设置，例如设置音效、场景、角色等。观察者模式可以让这些对象都成为游戏管理器的观察者，当用户设置游戏管理器的某个属性时，所有观察者都会收到通知并更新自己的状态。

以下是观察者模式的类图：


代码实现：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class GameManager {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();

    public void attach(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    public void detach(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(this);
        }
    }

    public void setSoundEffectVolume(int volume) {
        // 设置音效音量
        notifyObservers();
    }

    public void setSceneLighting(int lighting) {
        // 设置场景光照
        notifyObservers();
    }

    public void setRoleSpeed(int speed) {
        // 设置角色速度
        notifyObservers();
    }
}

interface Observer {
    void update(GameManager gameManager);
}

class SoundEffect implements Observer {
    @Override
    public void update(GameManager gameManager) {
        // 更新音效
    }
}

class Scene implements Observer {
    @Override
    public void update(GameManager gameManager) {
        // 更新场景
    }
}

class Role implements Observer {
    @Override
    public void update(GameManager gameManager) {
        // 更新角色
    }
}

选择原因：

观察者模式可以让游戏管理器与其他对象解耦，从而使得代码更加模块化和可维护。同时，它也可以让用户对多个对象进行统一设置，保证了对象状态的一致性。