软件设计模式学习（九）单例模式

单例模式

通过单例模式可以保证系统中一个类只有一个实例而且该实例易于被外界访问，从而方便对实例个数的控制并节约系统资源。如果希望在系统中某个类的对象只能存在一个，单例模式是最好的解决办法。

模式动机与定义

对系统中某些类来说，只有一个实例很重要，例如，一个系统只能有一个窗口管理器或文件系统。因此确保系统中某个对象的唯一性即一个类只能有一个实例很重要。

单例模式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，这个类称为单例类，它提供全局访问方法。单例模式有三个要点：一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。

模式分析

单例模式的目的是保证类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。单例类拥有一个私有构造函数，确保用户无法通过new关键字直接实例化。除此之外，该模式包含一个静态私有成员变量与静态公有的工厂方法，该工厂方法负责校验实例存在性并实例化自己，然后存储在静态成员变量中，以确保只有一个实例被创建。因此在单例模式的实现过程中要注意三点：

1. 单例类的构造函数为私有
2. 提供一个自身的静态私有成员变量
3. 提供一个公有的静态工厂方法

public class Singleton {

    private static Singleton instance = null;

    //私有构造方法
    private Singleton() {

    }

    //静态公有工厂方法，返回唯一实例
    public static Singleton getInstance() {

        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

饿汉式单例类和懒汉式单例类

在定义静态变量的时候实例化单例类，在类加载的时候就已经创建了单例对象。在这个类被加载时，静态变量instance会被初始化，此时类的私有构造函数会被调用，单例类的唯一实例将被创建。

public class EagerSingleton {

    private static final EagerSingleton instance = null;

    private EagerSingleton() {

    }

    public static EagerSingleton getInstance() {

        return instance;
    }
}

懒汉式单例类不是在定义静态变量时实例化单例类，而是在调用静态工厂方法时实例化单例类，因此在类加载时并没有创建单例对象。

public class LazySingleton {

    private static LazySingleton instance = null;

    private LazySingleton() {

    }

    public static LazySingleton getInstance() {

        if(instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

从资源利用效率角度来说，懒汉式单例类比饿汉式单例类稍好。从速度和反应时间角度来说，饿汉式单例类比懒汉式稍好。然而，懒汉式单例类在实例化时，必须处理好多个线程同时首次引用此类时的访问限制问题。