设计模式学习之——单例模式

单例模式

什么叫做单例模式

顾名思义，简单来说，单例模式就是只有一个用例的意思
那么官方一点解释是什么：

单例模式是一种设计模式，它确保某个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。这种模式在多种编程语言中都有实现，包扩Java和C++。单例模式的实现可以采取饿汉式或懒汉式两种方式。**饿汉式是在类加载时就创建了实例，而懒汉式则是在首次使用时才创建实例。**懒汉式在多线程环境下可能会遇到线程安全问题，需要额外的线程安全措施来保证单例对象的唯一性

单例模式的动机

这里有一个问题：Windows的任务管理器无论启动多少次，为什么始终只能弹出一个任务管理器的窗口呢？
也就是说在一个Windows系统中，任务管理器存在唯一性，为什么要这样设计呢？

可以从以下两个方面来分析：

• 其一，如果能弹出多个窗口，且这些窗口的内容完全一致，全部是重复对象，这势必会浪费系统资源（任务管理器需要获取系统运行时的诸多信息，这些信息的获取需要消耗一定的系统资源，包括CPU资源及内存资源等），而且根本没有必要显示多个内容完全相同的窗口；
• 其二，如果弹出的多个窗口内容不一致，问题就更加严重了，这意味着在某一瞬间系统资源使用情况和进程、服务等信息存在多个状态，例如任务管理器窗口A显示“CPU使用率”为10%，窗口B显示“CPU使用率”为15%，到底哪个才是真实的呢？这会给用户带来误解，更不可取。

在实际开发中也经常遇到类似的情况，为了节约系统资源，有时需要确保系统中某个类只有唯一一个实例，当这个唯一实例创建成功之后，无法再创建一个同类型的其他对象，所有的操作都只能基于这个唯一实例。为了确保对象的唯一性，可以通过单例模式来实现，这就是单例模式的动机所在。

单例模式的引入

模拟实现一下Windows任务管理器

为了实现WIndows任务管理器的唯一性，通过以下三步对TaskManager类进行重构

1. 由于每次使用new关键字来实例化TaskManager类时都将产生一个新对象，为了确保TaskManager实例的唯一性，需要禁止类的外部直接使用new来创建对象，因此需要将TaskManager的构造函数的可见性改为private，代码如下：
   

2. 将构造函数的可见性改为private后，虽然类的外部不能再使用new来创建对象，但是在TaskManager的内部还是可以创建对象的，可见性只对类外有效。因此，可以在TaskManager中创建并保存这个唯一实例。为了让外界可以访问这个唯一实例，需要在TaskManager中定义一个静态的TaskManager类型的私有成员变量，代码如下：
   

3. 为了保证成员变量的封装性，将TaskManager类型的tm对象的可见性设置为private，但外界该如何使用该成员变量并何时实例化该成员变量呢？答案是增加一个公有的静态方法，代码如下：
   

在getInstance（）方法中首先判断tm对象是否存在，如果不存在（即tm＝＝null为true），则使用new关键字创建一个新的TaskManager类型的tm对象，再返回新创建的tm对象；否则直接返回已有的tm对象。
需要注意的是getInstance（）方法的修饰符