设计模式——单例模式（Singleton）

设计模式：

设计模式是在大量的实践中总结和理论化之后优选的代码结构、编程风格、
以及解决问题的思考方式。设计模免去我们自己再思考和摸索。就像是经典
的棋谱，不同的棋局，我们用不同的棋谱。【套路】

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一、单例模式的概述

单例设计模式，就是采用一定的方法，保证在整个软件系统运行过程中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法。如果我们要让类在一个虚拟机中只能产生一个对象，

• ① 我们首先必须将类的构造器的访问权限设置为private，这样，就不能用new操作符在类的外部产生该类的对象了（但在类的内部仍可产生对象）；
• ② 因为在类的外部无法得到对象，因此必须提供一个该类的静态方法用以在类的内部创建对象并返回【必须是静态的，因为要能用类直接调用；若不是静态的，则需要先创建对象，才能通过对象调用方法，但是单例模式并不允许外部创建对象】；
• ③ 静态方法只能访问类中的静态成员变量，因此，存储对象的属性也必须是静态的。

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二、单例模式的优点

由于单例模式只生成一个实例，减少了系统性能的开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动时，直接产生一个单例对象，然后永久驻留内存的方式来解决。【不再频繁的创建、销毁对象，从而节约了系统资源】

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三、单例模式的应用场景

例如：

• 网站的计数器，一般也是单例模式实现，否则难以同步。
• 应用程序的日志应用，一般都使用单例模式实现，这一般是由于共享的日志
  文件一直处于打开状态，因为只能有一个实例去操作，否则内容不好追加。
• 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式，因为数据库连接是一种数据库
  资源。
• 项目中，读取配置文件的类，一般也只有一个对象。没有必要每次使用配置
  文件数据，都生成一个对象去读取。
• Application 也是单例的典型应用
• Windows的Task Manager（任务管理器）就是很典型的单例模式
• Windows的Recycle Bin （回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站一直维护着仅有的一个实例。

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四、单例模式的两种形式

1. 懒汉式

【一开始类加载时，并不创建对象，而是设置为null，等到调用getInstance()方法来获取对象时，才去new并返回（即，什么时候需要，什么时候才去new，“懒”）】

代码实例：（程序中银行Bank通常只有一个，适合使用单例模式）

public class SingletonTest1 {
	public static void main(String[] args) {
		Bank bank1 = Bank.getInstance();
		Bank bank2 = Bank.getInstance();
		
		System.out.println(bank1); //com.atguigu.java2.Bank@15db9742
		System.out.println(bank2); //com.atguigu.java2.Bank@15db9742
		System.out.println(bank1 == bank2); //true
	}
}

/**
 * 懒汉式：
 * 	一开始并没有对唯一实例进行new，而是初始为null，调用getInstance()方法时，才创建对象并返回
 */
class Bank{
	//2. 声明当前类的对象，但不初始化
	private static Bank instance = null; //（要在静态方法中调用，因此也必须声明为静态的）
	
	//1. 私有化类的构造器（为了避免在类的外面调用构造器，因为只要能调用，调用一次就会创建一个对象）
	private Bank(){}
	
	//3. 提供公共的静态方法，返回类的对象
	//（既然外部无法创建对象，就必须在内部提供一个方法来创建对象；而且要无需通过对象、直接通过类就能调用，因此是static的）
	public static Bank getInstance(){
		if(instance == null){
			instance = new Bank();
		}
		
		return instance;
	}
}

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2. 饿汉式

【一上来类加载时，就对唯一实例（成员变量）进行new创建对象，调用getInstance()方法时直接返回实例（即，一上来就new，“饿”）】

/**
 * 饿汉式：
 * 	一开始就对唯一实例进行new，创建对象，调用getInstance()方法时直接返回实例
 */
class Bank1{
	//2. 声明当前类的对象，并初始化
	private static Bank1 instance = new Bank1();
	
	//1. 私有化构造方法
	private Bank1(){}
	
	//3. 提供公共的静态方法，返回类的实例
	public static Bank1 getInstance(){
		return instance;
	}
}

若单纯追求"单例"的话，其实如下写法也满足单例模式，但是通常一个类是需要有很丰富的操作的，需要在方法中使用语句来把控，如下方式则显得过于简陋

class Bank1{
	//2. 声明当前类的对象，并初始化
	public static final Bank1 instance = new Bank1();
	//设置为public，外界可以直接调用；为了防止外部修改，设置为final
	
	//1. 私有化构造方法
	private Bank1(){}
}

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3. 区分：懒汉式 vs 饿汉式

• 饿汉式：
  坏处：对象加载时间过长，占用内存空间；
  好处：天然是线程安全的；

• 懒汉式：
  好处：延迟对象的创建，节约内存空间；
  坏处：线程不安全（目前写法是不安全的，后期加锁以后，也可以变成安全的）