【创建型模式】单例模式

一、单例模式概述

单例模式的定义：又叫单件模式，确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点 。（对象创建型）

• 要点 ：
  • 1.某个类只能有一个实例；
  • 2.必须自行创建这个实例；
  • 3.必须自行向整个系统提供这个实例。
• 单例模式的优缺点 ：
  • 优点：
    • 1.提供了对唯一实例的受控访问
    • 2.可以节约系统资源，提高系统的性能
    • 3.允许可变数目的实例（多例类）
  • 缺点：
    • 1. 全局变量：单例模式实质上就是全局变量。全局变量可能会被误修改，而且调试困难；
    • 2. 并发问题：在多线程环境下，如果没有正确地处理，可能会导致多个实例被创建;
    • 3.单例类通常承担了太多的职责，因为为了让某个类的对象共享，就把这个类设计成了单例类，这违反了单一职责原则.
• 适用环境 ：
  • 1.系统只需要一个实例对象，或者因为资源消耗太大而只允许创建一个对象
  • 2.客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例
• 饿汉式单例类与懒汉式单例类的比较
  • 饿汉式 ：
    • 1.无需考虑多个线程同时访问的问题；
    • 2.调用速度和反应时间优于懒汉式单例；
    • 3.资源利用率不及懒汉式单例；
    • 4.系统加载时间可能会比较长。
  • 懒汉式 ：
    • 1.实现了延迟加载；
    • 2.必须处理好多个线程同时访问的问题；
    • 3.需要通过双重检查锁定等机制进行控制，将导致系统性能受到一定的影响。

二、代码实现

单例模式只有一个角色：单例角色

2.1 单例角色(LoadBalancer)

//designpatterns.singleton.LoadBalancer.java
package singleton;
import java.util.*;

//负载均衡器类，充当单例角色
public class LoadBalancer {
	//私有静态成员变量，存储唯一实例
	private static LoadBalancer instance = null;
	//服务器集合
	private List serverList = null;
		
	//私有构造函数
	private LoadBalancer() {
		serverList = new ArrayList();
	}
		
	//公有静态成员方法，返回唯一实例
	public static LoadBalancer getLoadBalancer() {
		if (instance == null) {
			instance = new LoadBalancer();
		}
		return instance;
	}
		
	//增加服务器
	public void addServer(String server) {
		serverList.add(server);
	}
		
	//删除服务器
	public void removeServer(String server) {
		serverList.remove(server);
	}
		
	//使用Random类随机获取服务器
	public String getServer() {
		Random random = new Random();
		int i = random.nextInt(serverList.size());
		return (String)serverList.get(i);
	}
}

2.2 main方法实现单例模式(Client)

//designpatterns.singleton.Client.java
package singleton;

//客户端测试类
public class Client {
	public static void main(String args[]) {
		//创建4个LoadBalancer对象
		LoadBalancer balancer1,balancer2,balancer3,balancer4;
		balancer1 = LoadBalancer.getLoadBalancer();
		balancer2 = LoadBalancer.getLoadBalancer();
		balancer3 = LoadBalancer.getLoadBalancer();
		balancer4 = LoadBalancer.getLoadBalancer();
		
		//判断服务器负载均衡器是否相同
		if (balancer1 == balancer2 && balancer2 == balancer3 && balancer3 == balancer4) {
			System.out.println("服务器负载均衡器具有唯一性！");
		}
		
		//增加服务器
		balancer1.addServer("Server 1");
		balancer1.addServer("Server 2");
		balancer1.addServer("Server 3");
		balancer1.addServer("Server 4");
		
		//模拟客户端请求的分发，如果输出结果全为同一个server，可以将i适当放大，
		//例如改为"i < 100"
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
            String server = balancer1.getServer();
            System.out.println("分发请求至服务器： " + server);
        }
	}
}

三、代码结构