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📜  单例设计模式 |介绍

📅  最后修改于: 2021-09-10 02:47:49             🧑  作者: Mango

Singleton 是Gang of Four 设计模式的一部分，属于创建型设计模式。在本文中，我们将深入研究单例模式的用法。就建模而言，它是最简单的设计模式之一，但另一方面，就使用的复杂性而言，这是最具争议的模式之一。

单例模式是一种设计模式，它限制一个类实例化它的多个对象。它只不过是定义类的一种方式。类以这样一种方式定义，即在程序或项目的完整执行中只创建类的一个实例。它用于在整个执行过程中只需要一个类的单个实例来控制操作。一个单例类在任何情况下都不应该有多个实例并且不惜任何代价。单例类用于日志记录、驱动程序对象、缓存和线程池、数据库连接。

单例设计模式

单例类的实现

单例类的实现应该具有以下属性：

  1. 它应该只有一个实例：这是通过从类中提供类的实例来完成的。应防止外部类或子类创建实例。这是通过在Java中将构造函数设为私有来完成的，这样任何类都不能访问构造函数，因此无法实例化它。
  2. 实例应该是全局可访问的：单例类的实例应该是全局可访问的，以便每个类都可以使用它。在Java，它是通过公开实例的访问说明符来完成的。 
//A singleton class should have public visibility
//so that complete application can use
public class GFG {
    
  //static instance of class globally accessible
  public static GFG instance = new GFG();
  private GFG() {
    // private constructor so that class
    //cannot be instantiated from outside
    //this class
  }
}

详细文章：单例设计模式在Java

单例的初始化类型

    单例类可以通过两种方法实例化：
  1. 早期初始化：在此方法中，无论是否使用类，都会对其进行初始化。这种方法的主要优点是简单。您在加载类时启动类。它的缺点是类总是被初始化，不管它是否被使用。
  2. 延迟初始化：在此方法中，类仅在需要时才初始化。当您不需要它时，它可以使您免于实例化该类。一般我们在创建单例类的时候都会用到延迟初始化。

单例类示例

  1. Java.lang.Runtime ： Java在其 lang 包中提供了一个 Runtime 类，它本质上是单例的。每个Java应用程序都有一个 Runtime 类的单个实例，它允许应用程序与应用程序运行的环境进行交互。可以从 getRuntime() 方法获取当前运行时。
    应用程序无法实例化此类，因此无法为此类创建多个对象。因此 Runtime 是一个单例类。
  2. Java.awt.Desktop ： Desktop 类允许Java应用程序启动在本机桌面上注册的关联应用程序来处理 URI 或文件。
    支持的操作包括：
    • 启动用户默认浏览器以显示指定的 URI；
      使用可选的 mailto URI 启动用户默认邮件客户端；
    • 启动已注册的应用程序以打开、编辑或打印指定文件。
    • 此类提供与这些操作对应的方法。这些方法查找在当前平台上注册的关联应用程序，并启动它以处理 URI 或文件。如果没有关联应用或关联应用启动失败，则抛出异常。
    • 每个操作都是由 Desktop.Action 类表示的一种操作类型。

    此类也不能从应用程序实例化。因此它也是一个单例类。

单例类的应用

有很多单例模式的应用，如缓存、数据库连接、驱动程序、日志记录。其中一些主要是：-

  1. 硬件接口访问：单例的使用视需求而定。单例类也用于防止类的并发访问。实际上，在需要外部硬件资源使用限制的情况下可以使用单例，例如可以将打印后台处理程序设为单例的硬件打印机，以避免多个并发访问和造成死锁。
  2. Logger ：单例类用于日志文件生成。日志文件由记录器类对象创建。假设一个应用程序，其中日志实用程序必须根据从用户收到的消息生成一个日志文件。如果有多个客户端应用程序使用此日志实用程序类，它们可能会创建此类的多个实例，并且可能会在并发访问同一个记录器文件期间导致问题。我们可以将 logger 实用程序类用作单例，并提供一个全局参考点，以便每个用户都可以使用该实用程序，并且不会有 2 个用户同时访问它。
  3. 配置文件：这是单例模式的另一个潜在候选者，因为它具有性能优势，因为它可以防止多个用户重复访问和读取配置文件或属性文件。它创建配置文件的单个实例，可以通过多个调用同时访问该实例，因为它将提供加载到内存对象中的静态配置数据。应用程序仅在第一次从配置文件中读取，此后从第二次调用开始，客户端应用程序从内存中的对象读取数据。
  4. 缓存：我们可以将缓存用作单例对象，因为它可以具有全局引用点，并且对于所有未来对缓存对象的调用，客户端应用程序将使用内存中的对象。

要点

  • 单例类只能有一个实例，并且该实例应该是全局可访问的。
  • Java.lang.Runtime 和Java.awt.Desktop 是 JVM 提供的 2 个单例类。
  • 单例设计模式是一种创建型设计模式。
  • 应防止外部类创建单例类的实例。

参考：-
https://en.wikipedia.org/wiki/Singleton_pattern
https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/的Java/lang/Runtime.html
https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/的Java/awt/Desktop.html