設計模式之單例模式

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1 單例模式解釋

單例模式是一種對象創建性模式，使用單例模式，可以保證爲一個類只生成唯一的實例對象。也就是說，在整個程序空間中，該類只存在一個實例對象。

單例模式的要點有三個：一是某個類只能有一個實例；而是必須自行創建整個實例；三是它必須自行向整個系統提供整個實例。

英文定義爲：Ensure a class only has one instance, and provide a global point of access to it.

2 單例模式深入分析

單例模式適合一個類只有一個實例的情況， 比如窗口管理器，打印緩衝池和文件系統，它們都是原型的例子。典型的情況是，那些對象的類型被遍及一個軟件系統的不同對象訪問，因此需要一個全局的訪問指針，這便是總所周知的單例模式的應用。當然這只有在你確信你不再需要任何多於一個的實例的情況下。

3 使用場景及代碼實現

下面就舉例來說明下：

單例模式的第一個版本，“餓漢式”，也就是當類加載進來的就立即實例化對象，但是這種方式比較的消耗計算機資源。如下：

public class Foo {
    // 在類被加載進入內存的時候就創建單一的Foo對象
    public static final Foo foo = new Foo();

    // 構造函數私有化
    private Foo() {

    }

    // 提供一個全局的靜態方法
    public static Foo getFoo() {
        return foo;
    }
}

單例模式的第二個版本，“懶漢式”，在單線程下能夠非常好的工作，但是在多線程下存在線程安全問題，如下：

// 這種方式在需要使用的時候才實例化
public class Foo {
    private static Foo foo;

    // 構造函數私有化
    private Foo() {

    }

    // 提供一個全局的靜態方法
    public static Foo getFoo() {
        if (foo == null) {
            foo = new Foo();
        }
        return foo;
    }
}

單例模式的第三個版本，爲解決多線程問題，採用了對函數進行同步的方式，但是比較浪費資源，因爲每次都要進行同步檢查，而實際中真正需要檢查只是第一次實例化的時候，如下：

public class Foo {
    private static Foo foo;

    // 構造函數私有化
    private Foo() {
    }

    // 提供一個全局的靜態方法，使用同步方法
    public static synchronized Foo getFoo() {
        if (foo == null) {
            foo = new Foo();
        }
        return foo;
    }
}

單例模式的第四個版本，既解決了”懶漢式“的多線程問題，又解決了資源浪費的現象，看上去是一種不錯的選擇，如下：

public class Foo {
    private static Foo foo;

    // 構造函數私有化
    private Foo() {
    }

    // 提供一個全局的靜態方法
    public static Foo getFoo() {
        if (foo == null) {
            synchronized (Foo.class) {
                if (foo == null) {
            	    foo = new Foo();
                }
            }
        }
        return foo;
    }
}

4 單例模式的優缺點分析

優點：客戶端使用單例模式的實例的時候，只需要調用一個單一的方法即可生成一個唯一的實例，有利於節約資源。

缺點：首先單例模式很難實現序列化，這就導致採用單例模式的類很難被持久化，當然也很難通過網絡傳輸；其次由於單例採用靜態方法，無法在繼承結構中使用。