『設計模式』我就要一個對象，你別給我這麼多好不好！---單例模式

引入

作爲一個現代社會文明青年，我覺得一夫一妻制非常合理。有些男人富裕了點，就想多照顧幾個女人的行爲，真的不可取，有的時候法律在這些面前顯得難以生效，畢竟重婚罪又不能限制婚外情，多找幾個對象。

人尚且如此，何況程序呢，面對只能實例化一個對象的程序，我們該如何處理呢？
我們今天就來看一下單例模式！

單例模式

單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最簡單的設計模式之一。這種類型的設計模式屬於創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。

這種模式涉及到一個單一的類，該類負責創建自己的對象，同時確保只有單個對象被創建。這個類提供了一種訪問其唯一的對象的方式，可以直接訪問，不需要實例化該類的對象。

注意：

單例類只能有一個實例。
單例類必須自己創建自己的唯一實例。
單例類必須給所有其他對象提供這一實例。

目的：

保證一個類僅有一個實例，並提供一個訪問它的全局訪問點。

主要解決：

一個全局使用的類頻繁地創建與銷燬。

何時使用：

當您想控制實例數目，節省系統資源的時候。

優點

實例控制：
單例模式會阻止其他對象實例化其自己的單例對象的副本，從而確保所有對象都訪問唯一實例。
靈活性：
因爲類控制了實例化過程，所以類可以靈活更改實例化過程。

缺點

開銷：
雖然數量很少，但如果每次對象請求引用時都要檢查是否存在類的實例，將仍然需要一些開銷。可以通過使用靜態初始化解決此問題。
可能的開發混淆：
使用單例對象（尤其在類庫中定義的對象）時，開發人員必須記住自己不能使用new關鍵字實例化對象。因爲可能無法訪問庫源代碼，因此應用程序開發人員可能會意外發現自己無法直接實例化此類。
對象生存期：
不能解決刪除單個對象的問題。在提供內存管理的語言中（例如基於.NET Framework的語言），只有單例類能夠導致實例被取消分配，因爲它包含對該實例的私有引用。在某些語言中（如 C++），其他類可以刪除對象實例，但這樣會導致單例類中出現懸浮引用。
不符合單一職責原則
沒有接口，不能繼承，與單一職責原則衝突，一個類應該只關心內部邏輯，而不關心外面怎麼樣來實例化。

實現：

單例模式的 UML 圖

創建一個 Singleton 類

package 單例模式;

public class Singleton {
	private static Singleton singleobj;

	private  Singleton() {}//通過private限定，不能通過new建立對象，也不能繼承（可以有繼承操作，但是無意義）
	public  Singleton newinstance()
	{
		if(singleobj!=null) return singleobj;
		else {
			singleobj=new Singleton();
			return singleobj;
		}
	}
	 
	public void dosomething()
	{
		System.out.println("一個女朋友就夠了！！！");
	}
	
	
}

從 singleton 類獲取唯一的對象

package 單例模式;

public class SingletonTest {

	public static void main(String[] args) {
		// SingleObject object = new SingleObject();
		// 編譯時錯誤：構造函數 SingleObject() 是不可見的

		Singleton SingleT = Singleton.newinstance();      //獲取唯一可用的對象
		SingleT.dosomething();

	}

}

執行程序，輸出結果：

一個女朋友就夠了！！！

進階

看完前面的實列，但是並不能真正的應用在實際應用中，因爲在現實的中更多的涉及到線程的問題，所以，給大家展示一下以下的方法。

1. 懶漢式(線程不安全,不支持多線程)

對比：

是否 Lazy 初始化：是
是否多線程安全：否
實現難度：易

描述: 這種方式是最基本的實現方式，也就是前面提到的方式，這種實現最大的問題就是不支持多線程。因爲沒有加鎖 synchronized，所以嚴格意義上它並不算單例模式。
這種方式 lazy loading 很明顯，不要求線程安全，在多線程不能正常工作，在多線程系統的今天，一般很少使用。

實例

package 單例模式;

public class Singleton {
	private static Singleton singleobj;
	
	private  Singleton() {}//通過private限定，不能通過new建立對象，也不能繼承（可以有繼承操作，但是無意義）
	
	public  Singleton newinstance(){
		if(singleobj!=null) return singleobj;
		else {
			singleobj=new Singleton();
			return singleobj;
		}
	}
	
	public void dosomething()	{
		System.out.println("一個女朋友就夠了！！！");
	}
}

2. 懶漢式(線程安全,支持多線程)

對比：

是否 Lazy 初始化：是
是否多線程安全：是
實現難度：易

描述： 這種方式具備很好的 lazy loading，能夠在多線程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情況下不需要同步，可以說是一種以時間換空間的方法。

優點：
第一次調用才初始化，避免內存浪費。
缺點：
必須加鎖 synchronized 才能保證單例，但加鎖會影響效率，雖然getInstance() 的性能對應用程序不是很關鍵（該方法使用不太頻繁）

實例

package 單例模式;

public class Singleton {
	private static Singleton singleobj;

	private Singleton() {
	}// 通過private限定，不能通過new建立對象，也不能繼承（可以有繼承操作，但是無意義）

	public static synchronized Singleton getinstance() {//synchronized 才能保證多線程單例
		if (singleobj != null)
			return singleobj;
		else {
			singleobj = new Singleton();
			return singleobj;
		}
	}

	public void dosomething() {
		System.out.println("一個女朋友就夠了！！！");
	}
}

3. 餓漢式(線程安全,支持多線程)

對比：

是否 Lazy 初始化：否
是否多線程安全：是
實現難度：易

描述：
這種方式比較常用，但容易產生垃圾對象。即以空間換時間的方式。
優點：
沒有加鎖，執行效率會提高。
缺點：
類加載時就初始化，浪費內存。
它基於 classloader 機制避免了多線程的同步問題，雖然避免了多線程時調用getinstance時的線程問題，但是不能避免的是其他靜態方法也能創建singleton對象。

實例

package 單例模式;

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

	private Singleton() {
	}// 通過private限定，不能通過new建立對象，也不能繼承（可以有繼承操作，但是無意義）

	public static synchronized Singleton getinstance() {
		return singleobj;
	}

	public void dosomething() {
		System.out.println("一個女朋友就夠了！！！");
	}

}

4.雙檢鎖/雙重校驗鎖 “DCL，即 double-checked locking”(線程安全,支持多線程)

對比：

是否 Lazy 初始化：是
是否多線程安全：是
實現難度：較複雜

描述： 這種方式採用雙鎖機制，安全且在多線程情況下能保持高性能。
getInstance() 的性能對應用程序很關鍵。

實例

package 單例模式;

public class Singleton {
	 private volatile static  Singleton singleobj;

	private Singleton() {
	}// 通過private限定，不能通過new建立對象，也不能繼承（可以有繼承操作，但是無意義）

	public static synchronized Singleton getinstance() {
		 if (singleobj == null) {  
		        synchronized (Singleton.class) {  
		        if (singleobj == null) {  
		        	singleobj = new Singleton();  
		        }  
		        }  
		    }  
		    return singleobj;  
	}

	public void dosomething() {
		System.out.println("一個女朋友就夠了！！！");
	}

}

其餘方法： 登記式/靜態內部類,枚舉

應用給實例

配置文件，如果被系統的很多地方使用，那麼不能總是去打開文件吧，那樣很佔用資源，所以我們可以使用單例模式，返回配置文件對象。

package 單例模式;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;

public class Singel_Loder { //餓漢Hunger方式
	private static Singel_Loder singleobj = new Singel_Loder();

	private Singel_Loder() {
	}// 通過private限定，不能通過new建立對象，也不能繼承（可以有繼承操作，但是無意義）
	private static Properties props = new Properties(); 
    static { 
        try { 
            props.load(new FileInputStream("配置文件.properties")); 
        } catch (FileNotFoundException e) { 
            e.printStackTrace(); 
            System.exit(-1); 
        } catch (IOException e) {        
            System.exit(-1); 
        } 
    } 

	public static  Singel_Loder getinstance() {
		return singleobj;
	}

	public Properties getpro() {
		 
		return props;
	}
}

package 單例模式;

import java.util.Properties;

public class SingletonTest {

	public static void main(String[] args) {
		Singel_Loder sloder=Singel_Loder.getinstance();
		Properties pro=sloder.getpro();
		/**
		藉助配置文件做一些事情
		
		 */
	}

}

寫在最後：
Name:風骨散人，目前是一名雙非在校大學生，預計考研，熱愛編程，熱愛技術，喜歡分享，知識無界，希望我的分享可以幫到你！名字的含義：我想有一天我能有能力隨心所欲不逾矩，不總是向生活低頭，有能力讓家人擁有富足的生活而不是爲了生計而到處奔波。“世人慌慌張張，不過是圖碎銀幾兩。偏偏這碎銀幾兩，能解世間惆悵，可讓父母安康，可護幼子成長 …”
文章主要內容：
Python,C++,C語言,JAVA,C#等語言的教程
ACM題解、模板、算法等，主要是數據結構，數學和圖論
設計模式，數據庫，計算機網絡，操作系統，計算機組成原理
Python爬蟲、深度學習、機器學習
計算機系408考研的所有專業課內容
目前還在更新中，先關注不迷路。微信公衆號，cnblogs（博客園），CSDN同名“風骨散人”

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『設計模式』我就要一個對象，你別給我這麼多好不好！---單例模式

引入

單例模式

注意：

目的：

主要解決：

何時使用：

優點

缺點

實現：

進階

1. 懶漢式(線程不安全,不支持多線程)

2. 懶漢式(線程安全,支持多線程)

3. 餓漢式(線程安全,支持多線程)

4.雙檢鎖/雙重校驗鎖 “DCL，即 double-checked locking”(線程安全,支持多線程)

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