Java设计模式 —— 单例模式

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最近在学习软件工程中的设计模式，学一个总结一个。

方便自己，方便他人。

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概念

单例模式指的是一个类只有一个实例对象，且这个类能自行创建这个实例对象的一种模式。比如，我们的Windows 系统只能打开一个任务管理器，避免系统资源浪费或者产生一些不必要的错误。

在某些场合，我们为了节省内存、或者说为了保证数据内容的一致性，对某些类要求只能创建一个实例对象，这就是Java设计模式中的单例模式。

在我们平时办公的时候，比如桌面上的回收站、任务栏可打开的任务管理器，这些就是单例模式很好的说明。

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特点

1. 单例类只有一个实例对象，不能实例化多个对象

2. 该类的构造函数是私有的，即对象必须由单例类自行创建

3. 该类必须有一个公有的对象获取方法，即对外提供一个访问该单例对象的接口

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实现

单例模式是设计模式中最简单的模式之一。通常，普通类的构造函数是公有的，外部类可以通过“new 构造函数()”来生成多个实例。但是，如果将类的构造函数设为私有的，外部类就无法调用该构造函数，也就无法生成多个实例。这时该类自身必须定义一个静态私有实例，并向外提供一个静态的公有函数用于创建或获取该静态私有实例。 

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1. 懒汉式单例

类加载时没有生成实例化对象，只有当第一次调用获取实例方法时才去创建这个单例对象。

 

核心代码：

当私有对象为null，创建对象；当私有对象已存在，则返回这个对象。

if(cat == null) {
	cat =new Cat("懒汉式单例cat");
	System.out.println("产生了新的单例cat");
}else {
	System.out.println("单例cat已经存在");
}

完整代码： 

其中关键字 volatile 和 synchronized是为了保障多线程环境下的安全问题，但同时会影响性能，且消耗更多的资源，这是懒汉式单例的缺点

package ypc.zwz.DanLi;

public class LanHan {
	public static void main(String[] args) {
		Cat cat01 = Cat.getCat();
		Cat cat02 = Cat.getCat();
		if(cat01 == cat02) {
			System.out.println("两只猫相同");
		}else {
			System.out.println("两只猫不同");
		}
	}
	
}
class Cat{
	private static volatile Cat cat=null;
	private String name;
	private Cat(String name) {
		System.out.println("产生了一个Cat对象:" + name);
	}
	public static synchronized Cat getCat() {
		if(cat == null) {
			cat =new Cat("懒汉式单例cat");
			System.out.println("产生了新的单例cat");
		}else {
			System.out.println("单例cat已经存在");
		}
		return cat;
	}
	public String getName() {
		return this.name;
	}
}

执行后输出：

产生了一个Cat对象:懒汉式单例cat
产生了新的单例cat
单例cat已经存在
两只猫相同

因为第一次创建Cat对象的时候，因为变量cat为空，所以创建；第二次创建对象的时候发现cat不为空，则直接返回这个对象。最后比较这两个对象，结果相同。

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2. 饿汉式单例

类一旦加载就创建一个单例，保证在调用 获取对象方法之前单例已经存在了。

核心代码：

private static volatile Dog dog=new Dog("饿汉式单例Dog");

public static Dog getDog() {
	return dog;
}

当类创建的时候，直接new一个Dog对象，后续获取该对象的时候，直接返回即可。

完整代码：

package ypc.zwz.DanLi;

public class EHan {
	public static void main(String[] args) {
		Dog dog01 = Dog.getDog();
		Dog dog02 = Dog.getDog();
		if(dog01 == dog02) {
			System.out.println("两只狗相同");
		}else {
			System.out.println("两只狗不同");
		}
	}
}
class Dog{
	private static volatile Dog dog=new Dog("饿汉式单例Dog");
	private String name;
	private Dog(String name) {
		System.out.println("产生了一个Dog对象:" + name);
	}
	public static Dog getDog() {
		return dog;
	}
	public String getName() {
		return this.name;
	}
}

输出结果：

产生了一个Dog对象:饿汉式单例Dog
两只狗相同

因为类初始化的时候就创建了对象，后续调用的方法都是返回这个对象，所以只在初始化的时候创建了一次，两个对象相同。

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总结

总而言之，单例模式就是说一个类只能创建一个对象，当创建多个对象的时候，返回第一次创建的对象，其通过构造函数私有化来保证实现。