Java 设计模式（三）《单例模式》

单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

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注：

什么是 GOF（四人帮，全拼 Gang of Four）？ 在 1994 年，由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 四人合著出版了一本名为 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software（中文译名：设计模式 - 可复用的面向对象软件元素） 的书，该书首次提到了软件开发中设计模式的概念。 四位作者合称 GOF（四人帮，全拼 Gang of Four）。他们所提出的设计模式主要是基于以下的面向对象设计原则。 对接口编程而不是对实现编程。 优先使用对象组合而不是继承。

所要解决的问题

保证一个类只有一个实例，并且全局可以访问它。

说明

身边的例子

中国只能同时拥有一个国家主席

通俗的讲

要保证始终特定的类只有一个实例

来自维基百科的解释

单例模式，也叫单子模式，是一种常用的软件设计模式。在应用这个模式时，单例对象的类必须保证只有一个实例存在。许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象，这样有利于我们协调系统整体的行为。比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。

代码实践

Joshua Bloch, Effective Java 2nd Edition p.18

单元素枚举是使用单例模式最佳的实践.

public enum EnumIvoryTower {
  INSTANCE;
}

然后我们在使用

EnumIvoryTower enumIvoryTower1 = EnumIvoryTower.INSTANCE;
EnumIvoryTower enumIvoryTower2 = EnumIvoryTower.INSTANCE;
assertEquals(enumIvoryTower1, enumIvoryTower2); // true

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什么时候使用单例模式

• 要求生产唯一序列号
• 需求上必须只能存在一个对象,并且客户端能够从一个公共的地方访问它.
• 当您想控制实例数目,创建一个对象消耗过多资源,如数据库连接等,节省系统资源的时候.

优缺点

优点：

1. 在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。
2. 避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

缺点：

• 没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

典型应用

• 项目中记录日志的类
• 数据库连接
• 我们使用的操作系统的文件管理器

实际应用

• java.lang.Runtime#getRuntime()
• java.awt.Desktop#getDesktop()
• java.lang.System#getSecurityManager()

结论

• 有类本身控制创建和销毁,违反了单一职责原则
• 鼓励使用全局共享实例，防止该对象使用的对象和资源被解除分配。

参考文献

• Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software
• Effective Java (2nd Edition)