单例设计模式

• 单例设计模式（多例设计模式）主要是一种控制实例化对象产生个数的操作；

单例设计

• 假设有一个程序类，它的定义如下：

package demo;
class Singleton {
  public void print() {
    System.out.println("www.baidu.com");
  }
}
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();
  }
}

• 但是由于某些要求，现在要求Singleton这个类只允许提供有一个实例化对象，那么此时首先应该控制的就是构造方法，因为所有的新的实例化对象产生就一定需要调用构造方法，如果构造方法“没有了”，那么就自然无法产生实例化对象了

//构造方法私有化
package demo;
class Singleton {
  private Singleton() {}    //构造方法私有化
  public void print() {
    System.out.println("www.baidu.com");
  }
}
public class JavaDemo {
  public static void main(String [] args) {
    Singleton instance = null;   //声明对象
    /**
      声明对象时没有问题，但是实例化对象报错了，因为私有化了构造方法
    */
    instance = new Singleton();   //实例化对象
  }
}

• 但是现在是有严格要求的，必须产生有一个实例化对象，所以现在必须想办法产生一个实例化对象交给客户端去调用，分析如下：
  • private访问权限的主要特点是：不能在类外部访问，但是可以在类本身访问，所以下载可以考虑在类的内部调用构造;
  • 此时Singleton类内部的instance属于一个普通的属性，而普通属性是在实例化对象产生之后才会被调用的，这个时候外部无法产生实例化对象，所以这个属性就不能够访问到，那么就必须考虑如何在没有实例化对象的时候获取此属性，即static属性可以访问；
  • 不过类中的属性需要封装后使用，所以理论上此时的instance需要被封装起来，那么就需要一个static方法获得；
  • 整个代码强调的是只有一个实例化对象，这个时候虽然提供有static的实例化对象，但是这个对象依然可以重新被实例化，所以需要保证此时Singleton类内部的instance无法再次实例化，那么应该使用final定义；

package demo;
class Singleton {
  private static final Singleton INSTANCCE = new Singleton();
  private Singleton() {}    //构造方法私有化
  public static Singleton getInstance() {
    return INSTANCCE;
  }
  public void print() {
    System.out.println("www.baidu.com");
  }
}
public class JavaDemo {
  public static void main(String [] args) {
    Singleton instance = null;   //声明对象
    instance = Singleton.getInstance();   //实例化对象
    instance.print();
  }
}

• 在很多情况下有些类是不需要重复产生对象的，例如：如果一个程序启动，那么现在肯定需要有一个类负责保存有一些程序加载的数据信息

  
  此图来源于李兴华老师
• 对于单例设计模式也分为两种：懒汉式、饿汉式。在之前定义的都属于饿汉式，在系统加载类的时候就会自动提供有 Singleton类的实例化对象，还有一种叫做懒汉式，在第一次使用的时候进行实例化对象处理；

//将单例修改为懒汉式
package demo;
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("www.baidu.com");
  }
}
public class JavaDemo {
  public static void main(String [] args) {
    Singleton instance = null;   //声明对象
    instance = Singleton.getInstance();   //实例化对象
    instance.print();
  }
}

• Singleton程序主要特点：
  • 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

• 单例设计指的是只保留有一个实例化对象，而多例设计指的是可以保留有多个实例化对象；

//例如现在描述一个表示性别的类，那么该对象只有两个：男、女
//描述颜色基色的类，可以使用：红色、绿色、蓝色
//这些情况就可以利用多例设计来解决
package demo;
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；