二十三种模式之单例模式(基础了解)

1.设计模式的分类

  1. 创建型模式(五种):工厂方法模式、单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式。
  2. 结构型模式(七种):适配器模式、代理模式、装饰器模式、桥接模式、外观模式、享元模式、组合模式。
  3. 行为型模式(十一种):状态模式、模板方法模式、访问者模式、迭代子模式、责任链模式、备忘录模式、解释器模式、命令模式、中介者模式、观察者模式、策略模式。

2.类比电影院来讲解单例模式及其特点

想象一下,你住在一个小镇上,这个小镇有一个非常特别的电影院,这个电影院有一个非常独特的规定:无论有多少人想看同一部电影,电影院都只会放映一场。这个电影院就像是我们的单例模式。

  1. 唯一性:就像这个小镇上只有一个这样的电影院,单例模式确保了一个类只有一个实例。不管有多少人(代码中的多个部分)想看(使用)这场电影,他们都必须去这个唯一的电影院(实例)。

  2. 控制访问:在电影院,你需要买票才能进入。单例模式也提供了一个全局的访问点(比如一个静态方法),就像买票的窗口,通过这个窗口来获取那个唯一的实例。

  3. 资源管理:电影院需要管理放映机、座位和其他资源。单例模式通过控制实例的创建,可以更好地管理资源,避免资源的浪费。

  4. 线程安全:如果小镇上的电影院同时有很多人想看同一部电影,电影院需要确保同时只能有一个人买到票。在代码中,单例模式需要确保在多线程环境下,也只有一个实例被创建,这通常通过加锁等机制来实现。

  5. 延迟加载:电影院可能只有在有人想看的时候才开始放映电影。类似地,单例模式可以实现延迟加载,即直到真正需要使用这个实例时才去创建它。

  6. 状态共享:如果小镇的居民在电影放映后讨论剧情,他们讨论的是同一场电影。在单例模式中,多个部分的代码可能会修改同一个实例的状态,这种状态是共享的。

3.核心思想:

确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点来获取这个实例。

4.单例模式的实现通常包括以下几个关键点:

  1. 私有构造函数:确保不能通过构造函数在类的外部创建实例。

  2. 私有静态变量:用于存储类的唯一实例。

  3. 公有静态方法:用于获取类的唯一实例,如果实例不存在,则创建它。

5.简单代码实例:

public class Singleton {// 私有静态变量,用于存储类的唯一实例private static Singleton instance;// 私有构造函数,防止外部通过new创建实例private Singleton() {}// 公有静态方法,用于获取类的唯一实例public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {// 同步代码块,确保线程安全synchronized (Singleton.class) {// 再次检查实例是否为null,防止多线程环境下创建多个实例if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

在这个例子中,getInstance() 方法首先检查 instance 是否为 null,如果是,则进入同步代码块。在同步代码块内部,再次检查 instance 是否为 null,如果是,则创建一个新的 Singleton 实例。这样做可以确保即使在多线程环境下,Singleton 类也只会被实例化一次。

测试代码:

@Test
public void testSingletonInstance() {Singleton instance1 = Singleton.getInstance();Singleton instance2 = Singleton.getInstance();assertEquals("单例模式失败,应该返回同一个实例", instance1, instance2);
}

assertEquals:这是JUnit提供的一个断言方法,用于验证实际结果是否与预期结果相匹配。第一个参数是错误信息,当测试失败时会显示这条信息;第二个参数是预期的结果,这里是instance1;第三个参数是实际的结果,这里是instance2

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