大话设计模式三：单例模式

一.模式定义

    单例模式是日常开发中用到最多的一种设计模式。

Ensure a class has only one instance and provide a global point of access to it.

单例模式可以确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，

 

二.模式要素

    单例Singleton

 

三.举例说明

    一个典型的例子就是居民身份证的例子。每个人在出生后都会分配一张身份证，身份证上的号码是唯一的，以后即使迁转户口，证件丢失，新办理的身份证依旧还是使用之前的号码。

 

四.模式实例

1.懒汉模式

/**
 * @program: DesignModes
 * @description: Main
 * @author: Lei Dong
 * @create: 2018-09-20 22:26
 **/
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton1 singleton1 = Singleton1.getInstance();
        singleton1.showInfo();
    }
}

/**
 * 懒汉
 */
class Singleton1 {
    private static Singleton1 instance;

    private Singleton1() {

    }

    public static Singleton1 getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton1();
        }
        return instance;
    }

    void showInfo() {
        System.out.println("我是懒汉模式");
    }
}

运行结果

 

2.饿汉模式

/**
 * @program: DesignModes
 * @description: Main
 * @author: Lei Dong
 * @create: 2018-09-20 22:26
 **/
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton2 singleton1 = Singleton2.getInstance();
        singleton1.showInfo();
    }
}

/**
 * 饿汉
 */
class Singleton2 {
    private static Singleton2 instance = new Singleton2();

    private Singleton2() {

    }

    public static Singleton2 getInstance() {
        return instance;
    }

    void showInfo() {
        System.out.println("我是饿汉模式");
    }
}

运行结果：

 

3.双检锁模式

/**
 * @program: DesignModes
 * @description: Main
 * @author: Lei Dong
 * @create: 2018-09-20 22:26
 **/
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton3 singleton3 = Singleton3.getInstance();
        singleton3.showInfo();
    }
}

/**
 * 双检锁
 */
class Singleton3 {
    private static volatile Singleton3 instance;

    private Singleton3() {

    }

    public static Singleton3 getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton3.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton3();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    void showInfo() {
        System.out.println("我是双检锁模式");
    }
}

运行结果：

 

4.静态内部类模式

/**
 * @program: DesignModes
 * @description: Main
 * @author: Lei Dong
 * @create: 2018-09-20 22:26
 **/
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton4 singleton4 = Singleton4.getInstance();
        singleton4.showInfo();
    }
}

/**
 * 静态内部类
 */
class Singleton4 {
    private Singleton4() {

    }

    private static class Holder {
        private static final Singleton4 INSTANCE = new Singleton4();
    }

    public static Singleton4 getInstance() {
        return Holder.INSTANCE;
    }

    void showInfo() {
        System.out.println("我是静态内部类模式");
    }
}

运行结果：

 

五.总结

1.单例模式的优点
（1） 提供了对唯一实例的受控访问。因为单例类封装了它的唯一实例，所以它可以严格控制客户怎样以及何时访问它，并为设计及开发团队提供了共享的概念。
（2）由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，对于一些需要频繁创建和销毁的对象，单例模式无疑可以提高系统的性能。
（3）允许可变数目的实例。我们可以基于单例模式进行扩展，使用与单例控制相似的方法来获得指定个数的对象实例。

2.单例模式的缺点
（1） 由于单例模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
（2）单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。因为单例类既充当了工厂角色，提供了工厂方法，同时又充当了产品角色，包含一些业务方法，将产品的创建和产品的本身的功能融合到一起。
（3）滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；现在很多面向对象语言(如Java、C#)的运行环境都提供了自动垃圾回收的技术，因此，如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为它是垃圾，会自动销毁并回收资源，下次利用时又将重新实例化，这将导致对象状态的丢失。

2.单例模式的适用环境
在以下情况下可以使用单例模式：
（1） 系统只需要一个实例对象，如系统要求提供一个唯一的序列号生成器，或者需要考虑资源消耗太大而只允许创建一个对象。
（2）客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例。
（3）在一个系统中要求一个类只有一个实例时才应当使用单例模式。反过来，如果一个类可以有几个实例共存，就需要对单例模式进行改进，使之成为多例模式。