創建型模式：單例模式
創建型模式：單例模式
簡介
姓名：單例模式
英文名：Singleton Pattern
價值觀：我的生活我主宰（只允許自己實例化，不願意被其他對象實例化）
個人介紹：
Ensure a class has only one instance, and provide a global point of access to it.（確保某一個類只有一個實例，而且自行實例化並向整個系統提供這個實例。）
(來自《設計模式之禪》)
這裏的關註點有 3 個，分別是：
- 只有一個實例
- 自行實例化（也就是主動實例化）
- 向整個系統提供這個實例
你要的故事
我們腦洞大開來用一個故事講解一番。
小明家裏有一輛小汽車，具體什麽牌子就不知道了，咱也不關註，反正他家裏就這麽一輛車，小明比較懶，只要一出門都會開車，例如去旅遊、去學校、去聚會都會開車去。下面模擬小明出去的場景。
class Car { public void run() { System.out.println("走。。。。"); } } class XiaoMing { public Car travel() { System.out.println("小明去旅遊"); Car car = new Car(); car.run(); return car; } public Car goToSchool() { System.out.println("小明去學校"); Car car = new Car(); car.run(); return car; } public Car getTogether() { System.out.println("小明參加聚會"); Car car = new Car(); car.run(); return car; } } public class SingletonErrorTest { public static void main(String[] args) { XiaoMing xiaoMing = new XiaoMing(); Car car1 = xiaoMing.travel(); Car car2 = xiaoMing.goToSchool(); Car car3 = xiaoMing.getTogether(); } }
上面小汽車只有一個方法，就是走。小明去旅遊、去學校、參加聚會都開著他唯一的一輛汽車車去。是不是有人有疑問？為什麽每個方法都返回 Car 對象？其實只是想在下面做一次檢查，檢查小明去旅遊、去學校和參加聚會的車是不是同一輛。下面是檢查代碼：
System.out.println("car1 == car2 ? " + (car1 == car2));
System.out.println("car2 == car3 ? " + (car2 == car3));最終結果是啥？很明顯是 2 個 false。小明去旅遊、去學校和參加聚會的車都不相同，小明不是只有 1 輛車？關鍵在於 Car car = new Car();
上面我們說到了單例模式需要具備的 3 個點：只有 1 個實例，很顯然，上面的代碼不止 1 個實例，而是有 3 個 Car 實例；自行實例化，Car 本身沒有主動實例化，而是在小明需要用到的時候才實例化；向整個系統提供這個實例，因為 Car 沒有主動實例化，所以它沒法向外部暴露提供自己出來。
我們的代碼完全不符合單例模式的要求。我們要通過修改，使之符合單例模式的 3 個要點。首先需要實現的是第 2 點，把 Car 實例化從小明轉為 Car 本身，如下代碼
class Car1{
private static Car1 car1 = new Car1();
private Car1() {
}
public void run(){
System.out.println("走。。。。");
}
}上面代碼使用 private 修飾構造方法，使得 Car1 不能被其他使用方實例化，通過 Car1 car1 = new Car1();主動實例化自己。
接下來再實現第 3 點，向整個系統暴露這個實例，也就是暴露它自己。每個使用方都調用 Car1.getInstance()方法來獲取實例。
class Car1{
private static Car1 car1 = new Car1();
public static Car1 getInstance() {
return car1;
}
private Car1() {
}
public void run(){
System.out.println("走。。。。");
}
}上面代碼就實現了單例模式的 2 和 3 要點，第 1 要點要怎麽實現呢？告訴你，不用實現，只要滿足了 2 和 3 要點就可以，第 1 要點是用來檢驗是否是單例模式的好思路。我們檢驗一下
class Car1{
private static Car1 car1 = new Car1();
public static Car1 getInstance() {
return car1;
}
private Car1() {
}
public void run(){
System.out.println("走。。。。");
}
}
class XiaoMing1 {
public Car1 travel() {
System.out.println("小明去旅遊");
Car1 car = Car1.getInstance();
car.run();
return car;
}
public Car1 goToSchool() {
System.out.println("小明去學校");
Car1 car = Car1.getInstance();
car.run();
return car;
}
public Car1 getTogether() {
System.out.println("小明參加聚會");
Car1 car = Car1.getInstance();
car.run();
return car;
}
}
public class SingletonRightHungryTest {
public static void main(String[] args) {
XiaoMing1 xiaoMing1 = new XiaoMing1();
Car1 car1 = xiaoMing1.travel();
Car1 car2 = xiaoMing1.goToSchool();
Car1 car3 = xiaoMing1.getTogether();
System.out.println("car1 == car2 ? " + (car1 == car2));
System.out.println("car2 == car3 ? " + (car2 == car3));
}
}上面代碼最後兩行打印出來的結果是啥？是我們想要的：2 個 true。說明小明這幾次外出開的車都是同一輛。這是最簡單的單例模式的實現方式，我們經常稱作餓漢式單例模式。為什麽起這麽古怪的名字呢？其實和對應的懶漢式單例模式有關，這是 2 個實現方式的差別，餓漢式單例模式實現方式在類加載到內存的時候，就創建好對象了，而懶漢式則是在第一次使用的時候才創建對象，也就是把創建對象的時機從加載延遲到第一次使用，所以才有懶餓之分。
下面我們來看怎麽實現懶漢式單例模式。先描述一下場景：小明還沒有汽車，他也不知道什麽時候要買汽車，突然某一天，他想去旅遊，覺得是時候買輛車了，然後他就買車去旅遊了，旅遊回來又開車去學校和參加聚會。
class Car2{
private static Car2 car2;
public static synchronized Car2 getInstance() {
if (null == car2) {
System.out.println("買車啦。。。");
car2 = new Car2();
}
return car2;
}
private Car2() {
}
public void run(){
System.out.println("走。。。。");
}
}
class XiaoMing2
{
public Car2 travel() {
System.out.println("小明去旅遊");
Car2 car = Car2.getInstance();
car.run();
return car;
}
public Car2 goToSchool() {
System.out.println("小明去學校");
Car2 car = Car2.getInstance();
car.run();
return car;
}
public Car2 getTogether() {
System.out.println("小明參加聚會");
Car2 car = Car2.getInstance();
car.run();
return car;
}
}
public class SingletonRightLazyTest {
public static void main(String[] args) {
XiaoMing2 xiaoMing2 = new XiaoMing2();
Car2 car1 = xiaoMing2.travel();
Car2 car2 = xiaoMing2.goToSchool();
Car2 car3 = xiaoMing2.getTogether();
System.out.println("car1 == car2 ? " + (car1 == car2));
System.out.println("car2 == car3 ? " + (car2 == car3));
}
}
小明去旅遊
買車啦。。。
走。。。。
小明去學校
走。。。。
小明參加聚會
走。。。。
car1 == car2 ? true
car2 == car3 ? true上面附帶了打印出來的結果，小明要去旅遊的時候，才去買車。這就是懶漢式單例模式的實現方式。
要註意懶漢式單例模式有個很關鍵的一點就是 getInstance() 方法帶上了 synchronized，這個是為什麽呢？
首先得了解關鍵字 synchronized 的作用是什麽：用於修飾執行方法同步，也就是說多線程並發的情況下，在一個時間點，只允許一個線程執行這個方法。
不加上這個會有什麽結果？在多線程並發情況下，如果有 2 個線程同時執行到 if(null == car2)，那麽都判斷為 true，這時 2 個線程都會執行 car2 = new Car2()，這樣子就不是單例了。
總結
單例模式可以說是設計模式中最簡單的一個，也是在工作中很多場景下經常用到的，比如：項目的配置文件加載、各種工具類等等。我們對於單例模式最重要的一點就是要考慮多線程並發，沒有考慮這點就容易引發單例對象不單例的情況。而單例給我們帶來最大的好處就是節約內存。
上面實現的兩種方法是單例模式中最最最簡單的 2 種實現，相信也是用得最多的實現方式。網上有不少網友分享了單例模式的很多種實現方法，大家也可以去了解，在了解之前務必已經搞懂文中這 2 種最簡單的實現方式，不然會頭暈的。
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創建型模式：單例模式