Java复习-25-单例设计模式

2023-11-18

单例设计模式

目的（使用场景）

在实际开发下，会存在一种情况：某一种类在程序的整个生命周期中，只需要实例化一次就足够了。例如，系统数据类，由于操作系统只有一个，因此在程序初始化时该类只需要实例化一次，之后的系统数据更改都是在这一个实例化对象中进行就可以。
在这里插入图片描述

功能

主要是一种控制实例化对象产生个数的设计操作。

方法

禁止主程序类中通过 new 实例化对象
正常来说，定义了类之后，如果在主程序类之中利用 new 进行实例化的话，其个数是无法进行限制的。

class Singleton {
    public void print() {
        System.out .println("Hello,World")
    }
}
public class JavaDemo {
    public static void main(String args[]) {
        Singleton instanceA = new Singleton();
        Singleton instanceB = new Singleton();
        Singleton instanceC = new Singleton();
        instanceA.print();
        instanceB.print();
        instanceC.print();
    }
}

那么首先就应该禁止单例类在主程序类中的实例化，我们知道，在主程序中的实例化是通过调用构造方法来实现的。而所有的类又默认提供的无参构造，因此首先应在类定义中，私有化构造方法。
private Singleton() {} // 构造方法私有化
这样，我们在若依然主程序类中使用 new 来实例化对象时，就会报错

错误: Singleton() 可以在 Singleton 中访问 private
instance = new Singleton();

实例化放在单例类中进行
无法在外部类中直接使用 new 进行实例化后，实例化过程只能放在自身类中进行，因此可以定义一个私有化成员属性，即声明一个单例类引用。
private Singleton instance;
但外部类依然要有途径来进行访问，因此可以使用 static 属性进行标注，
private static Singleton instance;
又要求控制其数量只能有一个，因此使用 final 定义
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

该引用的赋值放在一个方法中，该方法也要定义为类方法：

public static Singleton getInstance() {
    return INSTANCE;
}

两种单例设计模式

饿汉式

在系统加载类的时候就会自动提供有 Singleton 类的实例化对象。
方法示例中所实现的就是饿汉式：

class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    private Singleton() {} // 构造方法私有化
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
}
    public void print() {
        System.out .println("Hello,World")
    }

}
public class JavaDemo {

    public static void main(String args[]) {
        Singleton instance = null; // 仍可声明对象
        instance = Singleton.getInstance();
        instance.print();
    }
}

懒汉式

在第一次使用的时候才进行实例化对象处理.
这样在定义时就不能使用 final 来限制个数了，而是在获取实例方法中增加判断来限制个数。

class Singleton {
    private static  Singleton instance;
    private Singleton() {} // 构造方法私有化
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null){ // 第一次使用
            instance = new Singleton() ; // 实例化对象
        }
        return instance;
}
    public void print() {
        System.out .println("Hello,World")
    }

}
public class JavaDemo {
    public static void main(String args[]) {
        Singleton instance = null; // 仍可声明对象
        instance = Singleton.getInstance();
        instance.print();
    }
}

面试题：编写一个Singleton程序，并说明其主要特点？

代码如上，可以把懒汉式(后面需要考虑到线程同步问题) 和饿汉式都写上；
特点:构造方法私有化，类内部提供 static 方法获取实例化对象，这样不管外部如何操作永远都只有一个实例化对象提供。

多例设计模式

多例设计指的是可以保留有多个实例化对象，例如：如果现在要定义一个描述性别的类，那么该对象只有两个:男、女。或者描述颜色基色的类，可以使用: 红色、绿色、蓝色。这种情况下可以利用多例设计来解决。

class Color { // 定义描述颜色的类
    private static final Color RED = new Color("红色");
    private static final Color GREEN = new Color("绿色");
    private static final Color BLUE = new Color("蓝色");

    private String title;
    private Color(String title) { // 构造方法私有化
        this.title = title;
    }
    public static Color getInstance(String color){
        switch(color){
            case "red": return RED;
            case "green": return GREEN;
            case "blue" : return BLUE;
            default : return null;
        }
    }
    public String toString(){
        return this.title;
    }
}
public class JavaDemo {
    public static void main(String args[]) {
        Color c = Color.getInstance("green");
        System.out.println(c);
    }
}

多例设计与单例设计的本质是相同的，一定都会在内部提供有 static 方法以返回实例化对象。

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