單例模式：確保一個類最多只有一個實例，并提供一個全局訪問點

單例模式類圖：

類圖說明：

首先說明一下該類圖中的符號：
類：
使用三層矩形框表示
第一層：顯示類的名稱，如果是抽象類，則就用斜體顯示
第二層：字段和屬性
第三層：類的方法

“+”：表示public
“-”：表示private
“#”：表示protected

接口：
使用兩層矩形框表示，與類圖的區別主要是頂端有<<interface>>顯示
第一層：接口的名稱
第二層：接口的方法

繼承類（extends）:
用空心三角形+直線表示

實現接口（implements）:
用空心三角形+虛線表示

關聯（Association）：
用實線箭頭來表示

聚合（Aggregation）:
用空心菱形+實線箭頭來表示
聚合：表示一種弱的‘擁有’關系，體現的是A對象可以包含B，但B對象不是A對象的一部分，例如：公司和員工

組合（Composition）:
用實心菱形+實線箭頭來表示
組合：部分和整體的關系，并且生命周期是相同的。例如：人和手

依賴（Dependency）：
用虛線箭頭來表示
例如：動物和氧氣

單例模式

Singleton類稱為單例類，通過使用private的構造函數，確保了在一個應用中只產生一個實例，并且是自行實例化的（在Singleton中自己使用new Singleton()）。
單例模式的通用代碼：
餓漢式：

package singletontest;/*** 單例模式（餓漢模式）* 應用場合：有些對象只需要一個就足夠了，如古代皇帝,老婆* 作用：保證整個應用程序中某個實例有且只有一個* 類型：懶漢模式，餓漢模式* @author 張耀暉**/ public class Singleton {//1.將構造方法私有化，不允許外部直接創建對象private Singleton(){}//2.創建類的唯一實例,使用private static修飾private static Singleton singleton = new Singleton();//3.提供一個用于獲取實例的方法,使用public static修飾public static Singleton getInstance(){return singleton;}}

懶漢式：

package singletontest;/*** 懶漢模式* 區別：餓漢模式的特點是加載類時比較慢，但運行時獲取對象的速度比較快，線程安全* 懶漢模式特點是加載類時比較快，但運行時獲取對象速度比較慢，線程不安全* @author 張耀暉**/ public class Singleton2 {//1.將構造方法私有化，不允許外邊直接創建對象private Singleton2(){}//2.聲明類的唯一實例，使用private static修飾private static Singleton2 singleton2;//3.提供一個用于獲取實例的方法，使用public static修飾public static Singleton2 getInstance(){if(singleton2==null){singleton2 = new Singleton2();}return singleton2;}} package singletontest;public class Test {public static void main(String[] args) {//餓漢模式Singleton s1 = Singleton.getInstance();Singleton s2 = Singleton.getInstance();if(s1==s2){System.out.println("s1和s2是同一個實例");}else{System.out.println("s1和s2不是同一個實例");}//懶漢模式Singleton2 s3 = Singleton2.getInstance();Singleton2 s4 = Singleton2.getInstance();if(s3==s4){System.out.println("s3和s4是同一個實例");}else{System.out.println("s3和s4不是同一個實例");}}}

運行結果：

注意：
懶漢式是存在線程不安全問題的。
懶漢式在低并發的情況下有可能不會出現問題，但是當高并發的情況下則可能在內存中出現多個實例。
eg：如果一個線程A執行到singleton2 = new Singleton2()，但還沒有獲得對象（對象初始化是需要時間的），第二個線程B也在執行，執行到singleton2==null的判斷，那么線程B獲得判斷條件也是為真，于是繼續運行下去，線程A獲得一個對象，線程B也獲得一個對象，在內存中就出現了兩個對象。

解決懶漢式的線程不安全問題的方法：
在getInstance（）方法前加synchronized關鍵字。不過這樣的話只適應調用實例對象少的情況，如果調用實例對象比較頻繁synchronized就會影響系統的執行效率。那么就建議使用餓漢式。
餓漢式也有一定的問題，在不使用類的實例對象的時候也會創建該類的實例對象，造成一定的資源浪費。

單例模式的優點
?由于單例模式在內存中只有一個實例，減少了內存開支，特別是一個對象需要頻繁的被創建、銷毀，而且創建或銷毀時性能又無法優化，單例模式的優勢就非常明顯；
?由于單例模式只生成一個實例，減少了系統性能開銷，當一個對象的產生需要比較多的資源時，如讀取配置、產生其他依賴對象時，則可以通過在應用啟動時直接產生一個單例對象，然后永久駐留內存的方式來解決（在Java EE中采用單例模式時需要注意JVM垃圾回收機制）；
?單例模式可以避免對資源的多重占用，例如一個寫文件動作，由于只有一個實例存在內存中，避免對同一個資源文件的同時寫操作。
?單例模式可以在系統設置全局的訪問點，優化環共享資源訪問，例如可以設計一個單例類，負責所有數據表的映射處理。

單例模式的缺點
?單例模式沒有接口，擴展很困難，若要擴展，除了修改代碼沒有第二種途徑可以實現。單例模式為什么不能增加接口呢？因為接口對單例模式是沒有任何的意義，它要求“自行實例化”，并且提供單一實例、接口或抽象類是不可能被實例化的。
?單例模式對測試是不利的。在并行開發環境中，如果單例模式沒有完成，是不能進行測試的，沒有接口也不能使用mock的方式虛擬一個對象。
?單例模式與單一職責原則有沖突。一個類應該只實現一個的邏輯，而不關心它是否是單例的，決定它是不是要單例是環境決定的，單例模式把“要單例”和業務邏輯融合也在一個類中。

單例模式的使用場景

在一個系統中，要求一個類有且僅有一個對象，如果出現多個對象就會出現“不良反應”時，則可以采用單例模式，具體的場景如下：
?要求生成唯一序列號的環境；
?在整個項目中需要有訪問一個共享訪問點或共享數據，例如一個Web頁面上的計數器，可以不用每次刷新都記錄到數據庫中，使用單例模式保持計數器的值，并確保是線程安全的；
?創建一個對象需要消耗的資源過多，如要訪問IO、訪問數據庫等資源；
?需要定義大量的靜態常量和靜態方法（如工具類）的環境，可以采用單例模式（當然，也可以直接聲明為static的方式）；

單例模式的擴展

現在有一個問題：如果要求一個類只能產生固定數量（大于1個）的對象怎么辦？

package com.test.singletonTest;import java.util.ArrayList; import java.util.Random;/*** 單例模式的擴展，產生固定數量的（大于1個）的實例對象* 2015年9月17日 下午5:08:15* @author 張耀暉**/ public class SingletonTest {private static int maxnum = 3;//定義最多能產生的實例對象的數量private static ArrayList<SingletonTest> singletonList = new ArrayList<SingletonTest>();//定義一個集合，容納所有的實例對象private static ArrayList<String> singletonNameList = new ArrayList<String>();//定義一個集合，容納所有對象的私有屬性//當前實例對象的標號private static int countOfNum;//產生所有的對象static{for (int i = 0; i < maxnum; i++) {singletonList.add(new SingletonTest("實例對象："+i+1));}}// //將類中默認的無參構造方法重寫為private,防止在外部創建該類的實例對象 // private SingletonTest(){ // // }//傳入實例對象的名稱，創建實例對象private SingletonTest(String name){singletonNameList.add(name);}//隨機獲得一個實例對象public static SingletonTest getInstance(){Random random = new Random();countOfNum = random.nextInt(maxnum);//隨機取出一個實例對象SingletonTest singletonTest = singletonList.get(countOfNum);return singletonTest;}//獲取實例對象的私有屬性public static String getSingletonName(){String name = singletonNameList.get(countOfNum);return name;}}

總結

以上是生活随笔為你收集整理的单例模式---设计模式（一）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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