前言

在剛學程式設計沒多久就聽說過設計模式的大名，不過由於當時還是個徹徹底底的菜鳥，並沒有去觸碰。直到在開始工作中對簡單的業務程式碼較為熟悉之後，才正式的接觸設計模式。當時最早接觸的設計模式是工廠模式，不過本文講的是單例模式，這裡就留著下篇文章中在講解。至於為什麼先講解單例模式? 那是因為單例模式是設計模式中最簡單的... 。凡事總有個先後順序，所以就先易後難了。好了，廢話不多說了，開始進入正片。

設計模式簡介

說明：這裡說了的簡介就是真的 “簡介”。

什麼是設計模式

設計模式是一套被反覆使用的、多數人知曉的、經過分類編目的、程式碼設計經驗的總結。

為什麼使用設計模式

使用設計模式是為了重用程式碼、讓程式碼更容易被他人理解、保證程式碼可靠性。

設計模式型別

設計模式有23種類型。按照主要分類可以分為三大類:

一、建立型模式

這些設計模式提供了一種在建立物件的同時隱藏建立邏輯的方式，而不是使用 new運算子直接例項化物件。這使得程式在判斷針對某個給定例項需要建立哪些物件時更加靈活。

• 單例模式
• 工廠模式
• 抽象工廠模式
• 建造者模式
• 原型模式

二、結構型模式

這些設計模式關注類和物件的組合。繼承的概念被用來組合介面和定義組合物件獲得新功能的方式。

• 介面卡模式
• 橋接模式
• 過濾器模式
• 組合模式
• 裝飾器模式
• 外觀模式
• 享元模式
• 代理模式

三、行為型模式

這些設計模式特別關注物件之間的通訊。

• 責任鏈模式
• 命令模式
• 直譯器模式
• 迭代器模式
• 中介者模式
  
• 備忘錄模式
• 觀察者模式
• 狀態模式
• 空物件模式
• 策略模式
• 模板模式
• 訪問者模式

設計模式的原則

設計模式的六大原則

1. 開閉原則：對擴充套件開放，對修改關閉。
2. 里氏代換原則：對開閉原則的補充。任何基類可以出現的地方，子類一定可以出現。LSP 是繼承複用的基石，只有當派生類可以替換掉基類，且軟體單位的功能不受到影響時，基類才能真正被複用，而派生類也能夠在基類的基礎上增加新的行為。
3. 依賴倒轉原則：針對介面程式設計，依賴於抽象而不依賴於具體。
4. 介面隔離原則：儘量使用多個隔離的介面，為了降低類之間的耦合度。
5. 迪米特法則：一個實體應當儘量少地與其他實體之間發生相互作用，使得系統功能模組相對獨立。
6. 合成複用原則：儘量使用合成/聚合的方式，而不是使用繼承。

單例模式

什麼是單例模式

保證一個系統中的某個類只有一個例項而且該例項易於外界訪問。例如Windows介面的工作管理員就可以看做是一個單例。

單例模式的使用場景

在程式中比較常用的是資料庫連線池、執行緒池、日誌物件等等。

單例模式使用

最早我們在學習單例模式的時候，基本都會接觸這兩種模式：餓漢式和飽漢式(懶漢式)。
那我們先來看看這兩個模式的實現。

餓漢式
定義一個私有的構造方法，並將自身的例項物件設定為一個私有屬性,並加上static和final修飾符，然後通過公共的靜態方法呼叫返回例項。

 class SingletonTest1 {  

    private SingletonTest1() {  
    }  
    private static final SingletonTest1 instance = new SingletonTest1();  

    public static SingletonTest1 getInstance() {  
        return instance;  
    }  
}

飽漢式
定義一個私有的構造方法，定義一個該類靜態私有的變數，然後定義一個公共的靜態方法，對該類的值進行空判斷，不為空直接返回，否則重新構建一個。

class SingletonTest2 {

     private SingletonTest2() {   
     }   

     private static SingletonTest2 instance;   

     public static SingletonTest2 getInstance() {   
         if (instance == null) {
            instance = new SingletonTest2();
        }   
         return instance;   
     }   
 }  

簡單的介紹了這兩種的模式，然後我們再來看看這兩種模式的優缺點吧。
餓漢式

• 優點：寫起來很簡單，並且不會因為不加synchronized關鍵字而造成的執行緒不安全問題。
• 缺點：當該類被載入的時候，會初始化該例項和靜態變數並被建立並分配記憶體空間，並且會一直佔用記憶體。

飽漢式

• 優點：寫起來很簡單，在第一次呼叫的時候才會初始化，節省了記憶體。
• 缺點：執行緒不安全，多個執行緒呼叫可能會出現多個例項。
• 總結：書寫簡單，執行緒不安全，效率還行。

雖然 飽漢式可以通過加上synchronized關鍵字保證執行緒安全。但是效率方法來說還不說是最優。

這裡在介紹下個人認為在JDK1.5之前最優的兩種寫法，一種是靜態內部類，另一種是雙重鎖檢查。

靜態內部類
定義一個私有的構造方法，定義一個該類私有靜態的內部類，然後在內部類中定義一個該類的靜態變數，然後通過公共的final修飾的靜態方法呼叫返回例項。

  class  SingletonTest4 {
      private SingletonTest4(){
        }
       private static class SingletonTest5{
           private static SingletonTest4 instance = new SingletonTest4();
        }
        public static final SingletonTest4 getInstance(){
            return SingletonTest5.instance;
        }
   }

因為該類的內部類是私有的，除了對外公佈的公共靜態方法getInstance()，是無法訪問的。因為它是延遲載入，所以讀取讀取例項的時候不會進行同步，幾乎沒有效能的缺陷，而且還是執行緒安全的，並且不依賴JDK的版本。

雙重鎖檢查
定義一個私有構造方法，通過volatile定義靜態私有變數，保證了該變數的可見性，然後定義一個共有的靜態方法，第一次對該物件例項化時與否判斷，不為空直接返回，提升效率；然後使用synchronized 進行同步程式碼塊，防止物件未初始化時，在多執行緒訪問該物件在第一次建立後，再次重複的被建立；然後第二次對該物件例項化時與否判斷，如果未初始化，則初始化，否則直接返回該例項。

  class SingletonTest6 { 
        private SingletonTest6() { 
        }   
        private static volatile SingletonTest6 instance;  
        public static SingletonTest6 getIstance() { 
            if (instance == null) {
                synchronized (SingletonTest6.class) {
                    if (instance == null) {
                        instance = new SingletonTest6();   
                    }   
                }   
            }   
            return instance;   
        }   
    }  

這種模式在很長的一段時間內可以說是最優的了，記憶體佔用低，效率高，執行緒安全，多執行緒操作原子性。但是有個缺點就是書寫麻煩，對新手不太友好。

JDK1.5之後出現了列舉，並且完美支援單例模式，並且執行緒安全、效率高！但是這些不是最重要的，最重要的是書寫超級簡單！究竟有多簡單，看下面的示例應該就可以瞭解一下了。。。

列舉單例

 enum SingletonTest7{
        INSTANCE;
     }

對的，你沒看錯，就這點程式碼，其它不需要了。。。
列舉需要在JDK1.5之後的版本，它無償提供序列化機制，絕對防止多次例項化，即使在面對複雜的序列化或者反射攻擊的時候。這種方法也被Effective Java作者Josh Bloch 所提倡。

總結

單例模式的幾種使用就到這了，那麼我們來總結下使用單例模式需要注意什麼(不包括列舉)。

1. 構造方法私有化（private）;
2. 定義一個私有(private)靜態(static)例項化物件;
3. 對外提供一個公共(public)靜態(static)的方法得到該例項;