单例(Singleton)设计模式-编程知识

单例(Singleton)设计模式

2.1 设计模式概述

设计模式是在大量的实践中总结和理论化之后优选的代码结构、编程风格、以及解决问题的思考方式。设计模式免去我们自己再思考和摸索。就像是经典的棋谱，不同的棋局，我们用不同的棋谱。"套路"

经典的设计模式共有23种。每个设计模式均是特定环境下特定问题的处理方法。

单工厂模式并不是23中经典模式的一种，是其中工厂方法模式的简化版

对软件设计模式的研究造就了一本可能是面向对象设计方面最有影响的书籍：《设计模式》：《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》（即后述《设计模式》一书），由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 合著（Addison-Wesley，1995）。这几位作者常被称为"四人组（Gang of Four）"，而这本书也就被称为"四人组（或 GoF）"书。

2.2 何为单例模式

所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法。

2.3 实现思路

如果我们要让类在一个虚拟机中只能产生一个对象，我们首先必须将类的构造器的访问权限设置为private，这样，就不能用new操作符在类的外部产生类的对象了，但在类内部仍可以产生该类的对象。因为在类的外部开始还无法得到类的对象，只能调用该类的某个静态方法以返回类内部创建的对象，静态方法只能访问类中的静态成员变量，所以，指向类内部产生的该类对象的变量也必须定义成静态的。

2.4 单例模式的两种实现方式

2.4.1 饿汉式

class Singleton {
// 1.私有化构造器
private Singleton() {
}

// 2.内部提供一个当前类的实例
// 4.此实例也必须静态化
private static Singleton single = new Singleton();

// 3.提供公共的静态的方法，返回当前类的对象
public static Singleton getInstance() {
return single;
}
}

2.4.2 懒汉式

class Singleton {
// 1.私有化构造器
private Singleton() {
}
// 2.内部提供一个当前类的实例
// 4.此实例也必须静态化
private static Singleton single;
// 3.提供公共的静态的方法，返回当前类的对象
public static Singleton getInstance() {
if(single == null) {
single = new Singleton();
}
return single;
}
}

2.4.3 饿汉式 vs 懒汉式

饿汉式：

特点：立即加载，即在使用类的时候已经将对象创建完毕。
优点：实现起来简单；没有多线程安全问题。
缺点：当类被加载的时候，会初始化static的实例，静态变量被创建并分配内存空间，从这以后，这个static的实例便一直占着这块内存，直到类被卸载时，静态变量被摧毁，并释放所占有的内存。因此在某些特定条件下会耗费内存。

懒汉式：

特点：延迟加载，即在调用静态方法时实例才被创建。
优点：实现起来比较简单；当类被加载的时候，static的实例未被创建并分配内存空间，当静态方法第一次被调用时，初始化实例变量，并分配内存，因此在某些特定条件下会节约内存。
缺点：在多线程环境中，这种实现方法是完全错误的，线程不安全，根本不能保证单例的唯一性。
- 说明：在多线程章节，会将懒汉式改造成线程安全的模式。