单例模式

设计模式简介

建筑设计大师Alexander在他的《建筑的永恒方法》一书中，是这样描述模式的：模式是一条由三个部分组成的通用规则，它表示了一个特定环境、一类问题和一个解决方案之间的关系。每一个模式描述了一个不断重复发生的问题，以及该问题解决方案的核心设计。

如果将这个描述推广到其它的工程设计领域，那么我们可以将软件开发领域中的设计模式（Design pattern）描述为：对处于特定环境下，经常出现的某类软件开发问题的一种相对成熟的设计方案。使用设计模式是为了重用代码，避免重复设计，让代码更容易被他人理解，保证代码可靠性。

所有纯文字的描述都是比较抽象的，所以我们举个现实中的例子，来帮助我们更好的理解设计模式。

假设我们要吃饭。现在桌子上已经摆好了饭菜，筷子和碗也摆好了，那我们如何把餐桌上的食物吃到我们的嘴里呢？很简单，拿起筷子把面前的饭菜夹起来然后送到我们的嘴里。这个过程，我们不用思考，就是自然而然的事情。可是，假如坐在饭桌前的是一位第一次来到中国的欧洲人，在这之前连见过筷子都没有，那么当他要吃饭的时候，他必须得仔细考虑一下，面前的这两根木棍是不是用来吃东西的，如果不是该用什么吃，如果是又该怎么用。

这个例子很简单，用筷子吃就相当于一种设计模式。吃饭是一个不断重复发生的问题，特别地，对中国人来说，用筷子吃是吃饭的一种解决方案，而且这种解决方案经过了时间地验证，已经演化成一种经验。

吃饭的经验告诉我们该如何吃饭。写代码的经验告诉我们该如何写代码，而设计模式就是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。

设计模式总共有 23 种。这些模式可以分为三大类：创建型模式（Creational Patterns）、结构型模式（Structural Patterns）、行为型模式（Behavioral Patterns）。除此之外，我们还应该了解J2EE 设计模式。

 

 

序号	模式 & 描述	包括
1	创建型模式 这些设计模式提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式，而不是使用新的运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更加灵活。	工厂模式（Factory Pattern） 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern） 单例模式（Singleton Pattern） 建造者模式（Builder Pattern） 原型模式（Prototype Pattern）
2	结构型模式 这些设计模式关注类和对象的组合。继承的概念被用来组合接口和定义组合对象获得新功能的方式。	适配器模式（Adapter Pattern） 桥接模式（Bridge Pattern） 过滤器模式（Filter、Criteria Pattern） 组合模式（Composite Pattern） 装饰器模式（Decorator Pattern） 外观模式（Facade Pattern） 享元模式（Flyweight Pattern） 代理模式（Proxy Pattern）
3	行为型模式 这些设计模式特别关注对象之间的通信。	责任链模式（Chain of Responsibility Pattern） 命令模式（Command Pattern） 解释器模式（Interpreter Pattern） 迭代器模式（Iterator Pattern） 中介者模式（Mediator Pattern） 备忘录模式（Memento Pattern） 观察者模式（Observer Pattern） 状态模式（State Pattern） 空对象模式（Null Object Pattern） 策略模式（Strategy Pattern） 模板模式（Template Pattern） 访问者模式（Visitor Pattern）
4	J2EE 模式 这些设计模式特别关注表示层。这些模式是由 Sun Java Center 鉴定的。	MVC 模式（MVC Pattern） 业务代表模式（Business Delegate Pattern） 组合实体模式（Composite Entity Pattern） 数据访问对象模式（Data Access Object Pattern） 前端控制器模式（Front Controller Pattern） 拦截过滤器模式（Intercepting Filter Pattern） 服务定位器模式（Service Locator Pattern） 传输对象模式（Transfer Object Pattern）

 

单例模式

单例模式是最简单的一种设计模式之一。

如果一个类只能创建一个实例，则这个类被称为单例类，这种模式被称为单例模式。

单例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。

我们先看一下单例类的代码实现

package singleton;

/**
 * Created by ASUS on 2017/4/3.
 */
public class Singleton {
    //使用一个类变量缓存曾经创建的实例
    private static Singleton instance;

    //将构造器使用private修饰，隐藏该构造器
    private Singleton(){}

    /**提供一个静态方法，用于返回Singleton实例。也只能通过该方法得到Singleton实例，因为构造器被隐藏了。
     * 该方法可以加入自定义的控制，保证只产生一个Singleton对象.
     *getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。
     * @return
     */
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        //如果instance为null，表明还不曾创建Singleton对象
        //如果instance不为null，则表明已经创建了Singleton对象，将不会执行该方法
        if(instance == null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }


}

 

下面是测试类

package singleton;

import org.junit.Test;

import static org.junit.Assert.*;

/**
 * Created by ASUS on 2017/4/3.
 */
public class SingletonTest {
    @Test
    public void getInstance() throws Exception {
        //创建Singleton对象不能通过构造器，只能通过getInstance方法
        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(s1==s2);
    }

}

我们会看到控制台的输出：true

单例类的实现关键在于构造器私有，这样我们只能通过单例类的静态方法获取实例，而且这个实例是唯一的。

使用单例模式的优点在于：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。2.避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

当然，单例模式也有它的缺点，例如没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突等。