java 設計模式學習筆記（五）單例模式

單例模式：用來建立獨一無二的，隻能有一個執行個體的對象的入場券。

一些對象，我們隻需要一個:(線程池，緩存，對話框等等)，事實上，這類對象隻能有一個執行個體。如果制造多了了，會導緻許多問題，如行為異常、資源使用過量。

全局變量的缺點，如果将對象指派給一個全局變量，那麼必須在程式一開始就建立好對象，萬一這個對象非常消耗資源，而程式在這次的執行過程中又一直沒用到它，就形成了浪費。

<code>public</code> <code>class</code> <code>Singleton {</code>

<code> </code><code>private</code> <code>static</code> <code>Singleton uniInstance;</code>

<code> </code><code>public</code> <code>int</code> <code>ID;</code>

<code> </code><code>private</code> <code>Singleton(</code><code>int</code> <code>id) {</code>

<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>Singleton getInstance(</code><code>int</code> <code>id) {</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(uniInstance == </code><code>null</code><code>) {</code>

<code> </code><code>uniInstance = </code><code>new</code> <code>Singleton(id);</code>

<code> </code><code>return</code> <code>uniInstance;</code>

<code>public</code> <code>class</code> <code>Main {</code>

<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>main(String[] args) {</code>

<code> </code><code>Singleton mSingleton,nSingleton;</code>

<code> </code><code>mSingleton = Singleton.getInstance(</code><code>3</code><code>);</code>

<code> </code><code>nSingleton = Singleton.getInstance(</code><code>4</code><code>);</code>

<code> </code><code>System.out.println(mSingleton.ID);</code>

<code> </code><code>System.err.println(nSingleton.ID);</code>

列印出來的結果，都是3，說明mSingleton與nSingleton指向同一對象，保證了執行個體的唯一性。

請注意，如果不需要這個執行個體，它就永遠不會産生。

上述為單例模式的經典實作，再看下單例模式的定義：

確定一個類隻有一個執行個體，并提供一個全局通路點。

把類設計成自己管理的一個單獨執行個體，同時也避免其他類再自行産生執行個體。并且提供了這個執行個體的全局通路點：當你需要執行個體時，向類查詢，它會傳回單個執行個體。

需要注意的是，Singleton聲明的執行個體對象必須是全局的。假設上述代碼中的

<code>Singleton mSingleton,nSingleton;</code>

是分别放在不同線程中聲明的，那麼getInstance獲得的執行個體就不符合單件模式規則了。

巧克力工廠：

<code> </code><code>* 這是一個巧克力鍋爐控制器，鍋爐做的事，就是把巧克力和牛奶融在一起，然後送到下一個階段，以制造成巧克力棒</code>

<code>public</code> <code>class</code> <code>ChocolateBoiler {</code>

<code> </code><code>private</code> <code>boolean</code> <code>empty;</code><code>// 代碼開始時，鍋爐是空的</code>

<code> </code><code>private</code> <code>boolean</code> <code>boiled;</code>

<code> </code><code>public</code> <code>ChocolateBoiler() {</code>

<code> </code><code>empty = </code><code>true</code><code>;</code>

<code> </code><code>boiled = </code><code>false</code><code>;</code>

<code> </code><code>* 在鍋爐内填入原料時，鍋爐必須是空的。一旦填入原料，就把empty和boiled标志設定好</code>

<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>fill() {</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(isEmpty()) {</code>

<code> </code><code>empty = </code><code>false</code><code>;</code>

<code> </code><code>boiled = </code><code>true</code><code>;</code>

<code> </code><code>// 在鍋爐内填滿巧克力和牛奶的混合物</code>

<code> </code><code>private</code> <code>boolean</code> <code>isEmpty() {</code>

<code> </code><code>return</code> <code>empty;</code>

<code> </code><code>private</code> <code>boolean</code> <code>isBoiled() {</code>

<code> </code><code>return</code> <code>boiled;</code>

<code> </code><code>* 鍋爐排出時，必須是滿的（不可以是空的）而且是煮過的。排出完畢後，把empty标志設回true</code>

<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>drain() {</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(!isEmpty() && isBoiled()) {</code>

<code> </code><code>// 排除煮沸的巧克力和牛奶</code>

<code> </code><code>empty = </code><code>true</code><code>;</code>

<code> </code><code>* 煮混合物時，鍋爐必須是滿的，并且是沒有煮過的，一旦煮沸後，就把boiled标志設為true</code>

<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>boil() {</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(!isEmpty() && !isBoiled()) {</code>

<code> </code><code>// 将爐内物煮沸</code>

注意到了，如果同時存在兩個以上ChocolateBoiler執行個體存在，可能會存在的問題：排除500升的為主費的混合物，或者鍋爐已經滿了還繼續放原料，或者鍋爐内還沒放原料就開始空燒。修改下代碼：

<code> </code><code>private</code> <code>static</code> <code>ChocolateBoiler uniChocolateBoiler;</code>

<code> </code><code>private</code> <code>ChocolateBoiler() {</code>

<code> </code><code>// TODO Auto-generated constructor stub</code>

<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>ChocolateBoiler getInstance() {</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(uniChocolateBoiler == </code><code>null</code><code>) {</code>

<code> </code><code>uniChocolateBoiler = </code><code>new</code> <code>ChocolateBoiler();</code>

<code> </code><code>return</code> <code>uniChocolateBoiler;</code>

<code> </code><code>//後面代碼省略</code>

又遇到了麻煩，fill方法允許在加熱的過程中繼續假如原料，這可是會溢出五百升的原料。是多線程導緻的問題。

處理多線程，隻要把getInstance()變成同步(synchronized)方法：

<code>class</code> <code>Singleton {</code>

<code> </code><code>private</code> <code>static</code> <code>Singleton uniqueInstance;</code>

<code> </code><code>private</code> <code>Singleton() {</code>

<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>synchronized</code> <code>Singleton getInstance() {</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(uniqueInstance == </code><code>null</code><code>) {</code>

<code> </code><code>uniqueInstance = </code><code>new</code> <code>Singleton();</code>

<code> </code><code>return</code> <code>uniqueInstance;</code>

綜述

1.單件模式確定程式中一個類最多隻有一個執行個體

2.單件模式也提供通路這個執行個體的全局點

3.在java中實作單件模式需要

（1）私有構造器

（2）一個靜态方法

（3）一個靜态變量

4.确定在性能和資源上的限制，然後小心地選擇适當的方案來實作單件，以解決多線程的問題

由于最近一直在學習Golang，是以之後學習的設計模式如果沒有涉及到Java特有的語言特性，學習筆記中的源碼将由Golang來完成

本文轉自 ponpon_ 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/liuxp0827/1353917，如需轉載請自行聯系原作者

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