设计模式 - 单例模式学习笔记

Bertha 。 2022-11-18 10:47 208阅读 0赞

# 什么是单例模式？ #

单例模式是一种常用的软件设计模式，其定义是单例对象的类只能允许一个实例存在，并提供一个访问它的全局访问点。  
1、单例类只能有一个实例。  
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。  
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

## 为什么要用单例模式 ##

**1、节省公共资源**  
windows系统的回收站就是使用单例模式的经典案例。当我们打开回收站窗口后，重新点击回收站快捷键，系统不会再弹出一个新的回收站的窗口。试想一下，若允许弹出多个回收站窗口，系统肯定是创建了多个回收站实例，只要是创建新的实例，系统就需要为其分配资源。若创建一个实例需要分配很多资源，创建多个对系统来说是个很大的负担。而在实际应用过程中，回收站间的资源又是共享的，也就是说，系统需要承受它本不需要承受的负担。若真的这样，系统会生气，崩溃给你看，就问你承受得起不~  
其他经典案例还有日志管理、打印机、数据库连接池、应用配置等。  
**2、需要生成唯一序列的环境**  
网站的计数器，一般也是采用单例模式实现。如果存在多个计数器，每一个用户的访问都刷新计数器的值，那么计数就会乱七八糟，难以同步。但是如果采用单例模式实现就不会存在这样的问题，而且还可以避免线程安全问题。同样多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，这是由于线程池需要方便对池中的线程进行控制。  
**3、方便资源相互通信的环境**  
例如一个C/S模式应用程序的配置文件（存储一些共有的后台数据或者默认参数），若不使用单例模式，在软件初始化初期，一定会需要将存储后台文件的对象指针在各个类之间传递，也就是说，只要是需要使用这些参数的类，都需要专门有一个传递指针的函数。对于功能稍微复杂的程序，这样的写法，真的会让程序员时刻处在崩溃的边缘。  
**4、需要频繁实例化然后销毁的对象。** 比如管理学院首页页面缓存。  
**5、创建对象时耗时过多或者耗资源过多，但又经常用到的对象。** 比如上文所说的windows系统的回收站。

# 单例模式的优缺点 #

**优点：**  
1、在内存中只有一个对象， **节省内存空间**；  
2、避免频繁的创建销毁对象，可以**提高性能**；  
3、避免对共享资源的多重占用，**简化访问；**  
4、为整个系统提供一个**全局访问点**。  
**缺点：**  
1、 不适用于变化频繁的对象；  
2、滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；  
3、如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为该对象是垃圾而被回收，这可能会导致对象状态的丢失（该点有待确认）；  
4、没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

# 单例模式的实现 #

**1、饿汉式**  
**优点：**  
在类装载的时候就完成实例化，避免了线程同步问题。  
**缺点：**  
在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。

**2、懒汉式**  
单例实例被延迟加载，即只有在真正使用的时候才会实例化一个对象并交给自己的引用。这种写法起到了Lazy Loading的效果。但是如果在多线程下，一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。需要添加双重加锁机制来解决这个问题。

参考资料：  
https://blog.csdn.net/qq\_42809504/article/details/83063235?spm=1001.2014.3001.5506  
https://www.runoob.com/design-pattern/singleton-pattern.html  
https://www.cnblogs.com/xuwendong/p/9633985.html  
https://www.cnblogs.com/cdlyy/p/12846098.html