Singleton（单例） 模式

5.1 Singleton 模式

  程序在运行时，通常会生成很多实例。但是，当我们想在程序中表示某个东西只会存在一个时，就会有 “只创建一个实例” 的需求。
  当然，只要我们在编写程序时多加注意，确保只调用了一次 new MyClass()，就可以达到值生成一个实例的目的。当如果要达到以下目的：

• 确保任何情况下都绝对只有1个实例
• 想在程序上表现出“只存在一个实例”

  像这样的确保只生成一个实例的模式被称作 Singleton 模式。Singleton 是指只含有一个元素的集合。

5.2 示例程序

  下面是示例程序的类图，构造方法前带有 “-”，表示方法是 private。此外，getInstance 方法带有下划线，表示该方法是 static 方法（UML 规定）。

Singleton 示例程序类图

|| Singleton 类

  Singleton 类只会生成一个实例。Singleton 类定义了 static 字段（类成员变量）singleton，并将其初始化为 Singleton 类的实例。初始化仅在该类被加载时进行一次。
  Singleton 类的构造方法是 Private 的，这是为了禁止从 Singleton 类外部调用构造方法（new Singleton()）。Singleton 模式的作用在于可以确保任何情况下都只能生成一个实例。为了达到目的，必须设置构造方法为 private。
  getInstance 方法用于从 Singleton 类外部获取 Singleton 类唯一的实例。并不是必须用该名称，但是作为唯一获取实例的方法，通常情况下都会这样为其命名。

public class Singleton {
    private static Singleton singleton = new Singleton();

    private Singleton() {
        System.out.println("生成了一个实例");
    }

    // 返回实例
    public static Singleton getInstance() {
        return singleton;
    }
}

|| Main 类

  在 Main 类中，调用了两次 Singleton 类的 getInstance 方法，来获取 Singleton 实例，并将返回值保存到 s1、s2 中。然后通过表达式 s1 == s2 是否成立来判断 s1 和 s2 是否为同一个实例。

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Start")
        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();
        // 比较是否相同，判断是否是同一个实例
        if (s1 == s2) {
            System.out.println("s1 与 s2 是相同的实例");
        } else {
            System.out.println("s1 与 s2 是不同的实例");
        }
        System.out.println("end");
    }
}

运行结果：

Start
生成了一个实例
s1 与 s2 是相同的实例
End

5.3 Singleton 模式中的登场角色

• Singleton
  Singleton 角色中有一个返回唯一实例的 static 方法，该方法总是会返回同一个实例。
  

Singleton 模式类图

5.4 拓展思路的要点

|| 为什么必须设置限制

  Singleton 模式对实例的数量设置了限制。设置限制其实就是为程序增加一项前提条件。
  当存在多个实例时，实例之间互相影响，可能会产生意想不到的 bug。

|| 何时生成这个唯一的实例

  在示例程序中，“Start” 之后就显示出了 “生成了一个实例”。
  程序运行后，第一个调用 getInstance 方法时，完成了对 Singleton 类的加载，其被初始化，就在此时生成了唯一的一个实例。

|| 其他构建单例的方式

  示例程序中的构建方式并非最好的，有其他多种方式创建单例，比如，在多线程环境下，可能需要在创建对象时加锁操作，或者使用枚举类来实现单例模式（推荐）。