Java设计模式——单件模式

概述

  有一些对象其实我们只需要一个，比方说：线程池(threadpool)、缓存(cache)、对话框、处理偏好设置和注册表(registry)的对象、日志对象，充当打印机、显卡等设备的驱动程序的对象。事实上，这类对象只能有一个实例，如果制造出多个对象，就会导致许多的问题产生，例如：程序的行为异常、资源使用过量，或者是不一致的结果。——《Head First设计模式》

使用环境

  当我们的对象在逻辑上只能有一个的时候，比如说打印机。想像一下，如果我们有两个指向同一台打印机的对象，这时我们应该去响应哪个对象的请求呢？显然我们只能有一个打印机的对象，且这个对象还要互斥地去访问，否则上述问题依旧存在。

优点介绍

 1.可以在需要时才开始创建对象

 2.保证只有一对象被创建

思路分析

单件模式有两个精髓：

 1.一个私有的构造器

 2.一个静态的成员变量，用于保存类的对象

  如果你没有一个私有的构造器，那么我们完全可以不使用公开的getInstance()方法，而是直接使用类的构造器来实现；如果你没有第一个静态的成员变量来保存对象的对象，你就无法去保证此对象一直存在，这样系统就会在适当的时候回收此对象。

因为上面两点的约束，我们可以得到一个类似这样的公开化的方法：

private static SingletonClass mSingletonClass = null;
    
    private SingletonClass() {
    }
    
    public static synchronized SingletonClass getInstance() {
        if (mSingletonClass == null) {
            mSingletonClass = new SingletonClass();
        }
        
        return mSingletonClass;
    }

上面的代码中使用了关键字synchronized.这是为了在多线程中去互斥地访问临界资源而添加的。

但是你必须知道，同步一个方法可能造成程序执行效率下降100倍。所以在你的程序中，如果 getInstance() 频繁使用，那么就可能需要重新设计你的代码以提高效率了。

双重检查加锁

  上面说到 getInstance() 在多线程中的使用可能会有一些不尽如人意的地方。那么要怎么来作一个修改，使得程序更完善呢？利用双重检查加锁可以达到我们的目的。首先检查是否实例已经创建了，如果尚未创建，进行同步。这样的处理，使得程序只会在第一次发生同步，这正是合乎要求的。实现如下：

public static SingletonDoubleChecked getInstance() {
        if (mDoubleChecked == null) {
            synchronized (SingletonDoubleChecked.class) {
                if (mDoubleChecked == null) {
                    mDoubleChecked = new SingletonDoubleChecked();
                }
            }
        }
        
        return mDoubleChecked;
    }

注意：双重检查加锁不适用于1.4之前的版本。

类图展示

代码展示

SingletonClass.java

public class SingletonClass {

    private static SingletonClass mSingletonClass = null;
    
    private SingletonClass() {
    }
    
    public static synchronized SingletonClass getInstance() {
        if (mSingletonClass == null) {
            mSingletonClass = new SingletonClass();
        }
        
        return mSingletonClass;
    }
    
    public void printLabel() {
        System.out.println("Singleton Class Label.");
    }
}

SingletonDoubleChecked.java

public class SingletonDoubleChecked {

    private volatile static SingletonDoubleChecked mDoubleChecked = null;
    
    private SingletonDoubleChecked() {
    }
    
    public static SingletonDoubleChecked getInstance() {
        if (mDoubleChecked == null) {
            synchronized (SingletonDoubleChecked.class) {
                if (mDoubleChecked == null) {
                    mDoubleChecked = new SingletonDoubleChecked();
                }
            }
        }
        
        return mDoubleChecked;
    }
    
    public void printLabel() {
        System.out.println("SingletonDoubleChecked Class Label.");
    }
}

TestMain.java

public class TestMain {

    public static void main(String[] args) {
        SingletonClass singletonClass = SingletonClass.getInstance();
        singletonClass.printLabel();
        
        SingletonDoubleChecked doubleChecked = SingletonDoubleChecked.getInstance();
        doubleChecked.printLabel();
    }
}

效果图

Github 源码下载

https://github.com/William-Hai/DesignPatternCollections