面向对象编程内功心法系列七（聊一聊单例模式）

1.引子

说起设计模式，做过开发的你一定不会感到陌生，甚至随口都能说上几个。比如单例设计模式、工厂设计模式、建造者设计模式、模板设计模式、策略设计模式、装饰者设计模式、责任链设计模式、观察者设计模式、代理设计模式、适配器设计模式。

你看我一口气就列举了10种常见的设计模式，寓意为十全十美，事实上在gof设计模式中，一共有23种设计模式，细分类为创建型、结构型、行为型设计模式。每一种设计模式都是无数前辈们经验智慧的结晶，都为了解决某一问题域而诞生，实实在在。

今天开始，我想推荐你一起来学习设计模式，不管我们是前端开发工程师，还是后端开发工程师，我觉得都有必要。一来通过学习理解设计模式，有助于提升我们的设计编码内功；二来通过学习理解设计模式，有助于我们在寻找工作机会的时候，与面试官用愉快的心情聊天，不至于尬聊；三嘛当然则是设计模式是我们通往高级工程师，架构师的必备基本技能之一。

那么让我们一起开始吧，今天我们先来聊一聊单例设计模式。

2.案例

2.1.什么是单例设计模式

单例设计模式，重点两个字是单例。我们用更直观的描述则是说，一个类，在整个应用系统中，有且仅有一个实例对象。

有关单例设计模式的应用场景，我们试想这样一个需求：全局唯一。每个应用系统都有配置文件，通过配置文件统一配置整个应用环境信息，比如数据库连接信息、缓存redis连接信息等。

在系统启动加载的时候，需要将配置文件内容读取解析存储到内存。从整个应用的角度，配置信息独一无二，我们只需要存储一份就够了。这样带来的好处有，一来方便数据一致性的维护，如果需要修改更新配置信息，只需要维护一份；而来只存储一份，即节省了内存资源开销，省资源。

你看这就是单例设计模式的应用场景，以及它所带来的收益，很好理解对吧。理解了单例设计模式，我们再来看一下如何通过代码实现，talk is cheap, show me you code！

关於单例设计模式，有两种实现方式：饿汉式、以及懒汉式。我们都一起来看一下如何实现。都比较简单，我就直接上代码了，代码中我配备了相关注释，相信你一看就都能明白。

2.2.饿汉式实现单例设计模式

/**
 * 单例设计模式：
 * 1.一个类，在整个系统中有且仅有一个对象，称为单例设计模式
 * 2.比如：配置文件信息，在整个系统中只需要一份配置文件，便于实现信息一致性维护，
 * 同时节省内存资源
 * 3.单例设计模式实现方式：饿汉式，懒汉式
 *
 * @author ThinkPad
 * @version 1.0
 * @date 2021/2/21 16:26
 */
public class HungrySingleton {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("饿汉式实现IdGenerator 生成器："
                + IdGenerator.getInstance().getId());

    }

    /**
     * 单例设计模式，饿汉式实现Id生成器
     */
    static class IdGenerator{
        private AtomicInteger id = new AtomicInteger(0);
        /**
         * 饿汉式，创建对象线程安全
         */
        private static IdGenerator instance = new IdGenerator();

        /**
         * 构造方法私有化
         */
        private IdGenerator(){}

        /**
         * 提供公有的静态方法，获取实例
         * @return
         */
        public static IdGenerator getInstance(){
            return instance;
        }

        public int getId(){
            return id.incrementAndGet();
        }

    }

}

2.3.懒汉式实现单例设计模式

/**
 * 单例设计模式：
 * 1.一个类，在整个系统中有且仅有一个对象，称为单例设计模式
 * 2.比如：配置文件信息，在整个系统中只需要一份配置文件，便于实现信息一致性维护，
 * 同时节省内存资源
 * 3.单例设计模式实现方式：饿汉式，懒汉式
 *
 * @author ThinkPad
 * @version 1.0
 * @date 2021/2/21 16:43
 */
public class LazySingleton {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("懒汉式实现IdGenerator 生成器："
                + IdGenerator.getInstance().getId());
    }

    /**
     * 单例设计模式，懒汉式实现Id生成器
     */
    static class IdGenerator{
        private AtomicInteger id = new AtomicInteger(0);
        /**
         * 懒汉式，支持延迟加载，需要考虑创建对象时线程安全问题
         * volatile关键字，保障内存可见性，及禁止指令重排序
         */
        private static volatile IdGenerator instance;

        /**
         * 构造方法私有化
         */
        private IdGenerator(){}

        /**
         * 提供公有的静态方法，获取实例,兼顾线程安全与性能
         * 通过synchronized，与双重检测（double check）保障线程安全
         * @return
         */
        public static IdGenerator getInstance(){
            if(instance == null){
                synchronized (IdGenerator.class){
                    if(instance == null){
                        instance = new IdGenerator();
                    }
                }
            }

            return instance;
        }

        public int getId(){
            return id.incrementAndGet();
        }
    }
}