設計模式之單例模式（靜態屬性可稱爲單例思想的特殊運用？）

  最近看了看程傑前輩的《大話設計模式》，主要是上次面試被問設計模式，答的很菜。。。經過一段時間的沉澱，現在來談談我對其單例模式的理解。

一、單例模式

1、定義

  單例模式（Singleton），保證一個類僅有一個實例，並且提供全局訪問該實例的接口。簡單的說，既要保證該類只有一個實例，也要保證全局訪問的就是這個唯一的實例。

2、使用場景

  那麼肯定有小夥伴會問，單例模式有啥使用場景嗎？限制一個類只有一個實例，這種場景比較少吧。。。
  確實，限制一個類只有一個實例的場景比較少，但是並不代表單例模式毫無用武之地。舉個栗子，運用程序是如何維持某個窗口只一個的？比如系統桌面右鍵菜單。

  如果不控制窗口對應的對象同一時刻只有一個，那麼可能你每點一次，都會彈出一個同樣的窗口。這顯然不符合實際邏輯，也會造成資源的浪費。

  其實還有另外一種普遍的場景，類中的靜態屬性。我想寫過面向對象編程序思想的程序小夥伴都在類中定義過static屬性，我們把某個變量加上static關鍵字修飾，目的是把這個變量聲明爲類本身所有，而不是類的實例所有。最主要的作用不就是類的所有實例都來訪問這同一個static屬性，這正好與我們單例模式的思想吻合。

二、舉例（靜態屬性）

  上面提到了 類中的靜態屬性是單例模式思想的一種特殊運用，下面我們通過代碼來模擬一下。

public class SingleTon {
    // 對object屬性添加static修飾（這個變量屬於SingleTon類，不屬於實例）
    public static MyClass object = new MyClass();

    public static void main(String[] args) {
        // 新建兩個SingleTon對象
        SingleTon singleTonOne = new SingleTon();
        SingleTon singleTonTwo = new SingleTon();
        // 由於Java提供通過類實例訪問類靜態屬性的途徑，所以這裏我們測試一下
        // 兩個實例訪問的是否爲同一個實例object（這裏只是演示，實際編寫代碼千萬別通過對象訪問類靜態屬性！！！）
        System.out.println(singleTonOne.object);
        System.out.println(singleTonTwo.object);
    }
}

class MyClass{
    public MyClass(){

    }
}

  由於在Java語言中，每個類只能加載一次，因此SingleTon類中的object屬性只會被初始化一次，也就是隻有一個。通過觀察程序的輸出，確實發現兩個實例共用SingleTon類中的object靜態屬性，做到了只有一個實例。但這個程序不能稱爲嚴格的單例，因爲在任何地方都可以通過調用MyClass類的構造器來手動創建MyClass的實例，因此這提示我們需要修改單例對應的類的構造器訪問權限爲私有（private關鍵字修飾）。在閱讀下文前，可以思考一下如何改造這個程序，使MyClass變爲嚴格的單例。

三、兩種實現方式（Java）

  單例模式的實現，常見的方法有兩種，分別是懶漢式、餓漢式，兩者都將類的構造器私有化，但是各有優缺點。

1、餓漢式

  將構造器私有化，並且用static屬性初始化一個實例。這樣每次就只能訪問同一個實例，並且限制了類的new操作（構造器被私有化了）。

public class SingleTonTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 通過SingleTon.getInstance接口，兩次獲取SingleTon類的實例
        SingleTon singleTonOne = SingleTon.getInstance();
        SingleTon singleTonTwo = SingleTon.getInstance();
        // 打印兩次獲取的實例的內存地址
        System.out.println(singleTonOne);
        System.out.println(singleTonTwo);
    }
}

class SingleTon{
    // SingleTon靜態屬性，初始化時new一個對象（類中能使用該類聲明的private方法）
    private static SingleTon singleTon = new SingleTon();
    // 構造器私有了，外部不能new對象（保證了虛擬機中只能有一個實例）
    private SingleTon(){

    }
    // 對外展示訪問SingleTon實例的接口（保證了全局訪問的都是SingleTon類的同一個實例）
    public static SingleTon getInstance() {
        return singleTon;
    }
}

  該方式的特點就是在加載類的時候就new一個唯一的實例，以後直接通過相應的API獲取，繼而保證了實例唯一，並且全局訪問同一個實例。提高了使用效率，但是可能出現資源浪費的情況，假設整個程序運行過程中都沒訪問這個實例，那不是白白生成了一個實例。。。

2、懶漢式

  同樣將類的構造器私有化，但是對外展示的獲取實例的API智能生成實例，如果已經生成過了實例，直接放回之前的示例，否則生成一個新的實例。

public class SingleTonTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 通過SingleTon.getInstance接口，兩次獲取SingleTon類的實例
        SingleTon singleTonOne = SingleTon.getInstance();
        SingleTon singleTonTwo = SingleTon.getInstance();
        // 打印兩次獲取的實例的內存地址
        System.out.println(singleTonOne);
        System.out.println(singleTonTwo);
    }
}

class SingleTon{
    // SingleTon靜態屬性，指向生成的SingleTon實例
    private static SingleTon singleTon = null;
    // 構造器私有了，外部不能new對象（保證了虛擬機中只能有一個實例）
    private SingleTon(){

    }
    // 對外展示訪問SingleTon實例的接口（保證了全局訪問的都是SingleTon類的同一個實例）
    // 可能存在線程不安全的情況（多個線程同時調用getInstance，此時可能生成多個實例），使用synchronized關鍵字修飾，默認是SingleTon.class鎖
    public static synchronized SingleTon getInstance() {
        if (singleTon == null) {
            // 爲null就new一個實例
            singleTon = new SingleTon();
        }
        return singleTon;
    }
}

  懶漢式中的懶字，就是由 先判斷是否生成過實例，再考慮是否生成實例而來。這種方式解決了餓漢式可能浪費資源的問題，但是降低了使用效率，因爲每次都需要加鎖、判斷是否爲null、釋放鎖。

四、總結

  單例模式是衆多設計模式中較爲簡單的一種，核心思想是保證某類有且只用一個實例對象，並且需要保證全局都只能訪問這個唯一的實例。
  經典的例子就是GUI中的窗口，同一個窗口類一般只能有一個對象。不過博主個人認爲，類中的static屬性是單例思想的一種特殊運用，因爲它保證了在本類中所用的對象訪問同一個static屬性（大家看看就行，別當真😂😂😂）。

資料參考：
《大話設計模式》程傑著 單例模式