单例模式

Posted 2020-11-26 j2eewsm

概念

单例模式（Singleton Patton）是Java中最简单的设计模式之一。

这类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，同时保证只有单个对象会被创建。

该类提供了一种访问其唯一对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象

1. 单例类只有唯一实例
2. 单例类的实例只能由单例类自身创建
3. 单例类提供直接访问方式，不需要实例化该类的对象

介绍

意图：保证一个类只有一个实例，并体统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：需要控制实例数码，节省系统资源的时候

如何解决：判断系统中是否存在一个单例，如果有则返回，没有则创建

关键代码：构造函数私有化

优点

1. 在内存中只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例
2. 避免对资源的多种占用（写文件操作）

缺点

1. 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

应用实例：

1. 一个班只有一个班主任
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。

实现

只介绍DCL、登记式/静态内部类

DCL

安全且在多线程情况下能保持高性能。

public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
        if (singleton == null) {  
            singleton = new Singleton();  
        }  
        }  
    }  
    return singleton;  
    }  
}

登记式/静态内部类

这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。
这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，这种方式是 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，另外一方面，又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。

public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
    return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }  
}