设计模式之单例模式

2020-05-26

设计模式之单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

意图：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。

主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。

何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。

如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。

关键代码：构造函数是私有的。

应用实例：

1、一个班级只有一个班主任。
2、Windows 是多进程多线程的，在操作一个文件的时候，就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象，所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。
3、一些设备管理器常常设计为单例模式，比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。

优点：

1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。
2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

缺点：没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

使用场景：

1、要求生产唯一序列号。
2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。

注意事项：getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。

现在先看一下一个关键词static(final):

静态变量和静态方法

static关键字最基本的用法是：

1、被static修饰的变量属于类变量，可以通过类名.变量名直接引用，而不需要new出一个类来

2、被static修饰的方法属于类方法，可以通过类名.方法名直接引用，而不需要new出一个类来

被static修饰的变量、被static修饰的方法统一属于类的静态资源，是类实例之间共享的，换言之，一处变、处处变。JDK把不同的静态资源放在了不同的类中而不把所有静态资源放在一个类里面，很多人可能想当然认为当然要这么做，但是是否想过为什么要这么做呢？个人认为主要有三个好处：

1、不同的类有自己的静态资源，这可以实现静态资源分类。比如和数学相关的静态资源放在java.lang.Math中，和日历相关的静态资源放在java.util.Calendar中，这样就很清晰了

2、避免重名。不同的类之间有重名的静态变量名、静态方法名也是很正常的，如果所有的都放在一起不可避免的一个问题就是名字重复，这时候怎么办？分类放置就好了。

3、避免静态资源类无限膨胀，这很好理解。

1、静态方法能不能引用非静态资源？不能，new的时候才会产生的东西，对于初始化后就存在的静态资源来说，根本不认识它。

2、静态方法里面能不能引用静态资源？可以，因为都是类初始化的时候加载的，大家相互都认识。

3、非静态方法里面能不能引用静态资源？可以，非静态方法就是实例方法，那是new之后才产生的，那么属于类的内容它都认识。

接着看单例模式：

public class SingleObject {
 
   //创建 SingleObject 的一个对象
   private static SingleObject instance = new SingleObject();
 
   //让构造函数为 private，这样该类就不会被实例化
   private SingleObject(){}
 
   //获取唯一可用的对象
   public static SingleObject getInstance(){
      return instance;
   }
 
   public void showMessage(){
      System.out.println("Hello World!");
   }
}

public class SingletonPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      //不合法的构造函数
      //编译时错误：构造函数 SingleObject() 是不可见的
      //SingleObject object = new SingleObject();
 
      //获取唯一可用的对象
      SingleObject object = SingleObject.getInstance();
 
      //显示消息
      object.showMessage();
   }
}