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单例模式

代码示例

定义

确保一个类只有一个实例,并为其提供一个全局访问入口

场景

  1. 程序中的某个类对于所有客户端只有一个可用的实例
  2. 你需要更加严格地控制全局变量

案例

单例

实现方式

  1. 在类中添加一个私有静态成员变量用于保存单例实例。
  2. 声明一个公有静态构建方法用于获取单例实例。
  3. 在静态方法中实现"延迟初始化"。 该方法会在首次被调用时创建一个新对象, 并将其存储在静态成员变量中。 此后该方法每次被调用时都返回该实例。
  4. 将类的构造函数设为私有。 类的静态方法仍能调用构造函数, 但是其他对象不能调用。
  5. 检查客户端代码, 将对单例的构造函数的调用替换为对其静态构建方法的调用。

优缺点

优点

  • 你可以保证一个类只有一个实例。
  • 你获得了一个指向该实例的全局访问节点。
  • 仅在首次请求单例对象时对其进行初始化。

缺点

  • 违反了_单一职责原则_。 该模式同时解决了两个问题*(在一个方法中进行了创建类和提供类对象的操作)*。
  • 单例模式可能掩盖不良设计, 比如程序各组件之间相互了解过多等。
  • 该模式在多线程环境下需要进行特殊处理, 避免多个线程多次创建单例对象。
  • 单例的客户端代码单元测试可能会比较困难, 因为许多测试框架以基于继承的方式创建模拟对象。 由于单例类的构造函数是私有的, 而且绝大部分语言无法重写静态方法, 所以你需要想出仔细考虑模拟单例的方法。 要么干脆不编写测试代码, 或者不使用单例模式。

与其他设计模式的关系

  • 外观模式 *(GOF)*类通常可以转换为单例模式类, 因为在大部分情况下一个外观对象 *(GOF)*就足够了。
  • 如果你能将对象的所有共享状态简化为一个享元对象, 那么享元模式就和单例类似了。 但这两个模式有两个根本性的不同。
    1. 只会有一个单例实体, 但是享元类可以有多个实体, 各实体的内在状态也可以不同。
    2. 单例对象可以是可变的。 享元对象是不可变的。
  • 抽象工厂模式 (GOF)生成器模式 *(GOF)*和原型模式都可以用单例来实现。