设计模式-六大原则/单例模式

设计模式

概念：是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。

作用：为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性、程序的重用性。JDK、Spring等源码中许多地方用到了设计模式

设计模式分类

1. 创建型模式：工厂方法、抽象工厂、单例、建造者、原型
2. 结构型模式：适配器、装饰器、代理、外观、桥接、组合、享元
3. 行为型模式：策略、模板方法、观察者、迭代子模式、责任链、命令、备忘录、状态、访问者、中介者、解释器

六大原则

1. 开放封闭原则：软件实体对扩展是开放的，对于修改是封闭的，尽量通过扩展软件实体来解决需求变化，而不是修改已有代码来完成变化。
2. 里氏代换原则：使用的基类可以在任何地方使用继承的子类进行替换，子类可以扩展父类的功能，但是不能改变父类原有的功能。
3. 依赖倒转原则：程序要依赖于接口（抽象），而不依赖于具体实现，我们在程序代码中传递参数活着关联关系中，尽量引用层次高的抽象层类。**这是开闭原则的基础，对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。**降低客户与实现模块之间的耦合。
4. 接口隔离原则：使用多个专门的隔离的接口，比使用单个总接口要好。一个类对应一个类的依赖性应当建立在最小的接口上。
5. 迪米特法则（最少知识原则）：一个对象应当对其他对象尽可能少地了解，类间解耦。一个类尽量减少对其他对象的依赖，原则是低耦合、高内聚，只有各个模块的耦合性尽量的低，才能提高代码的复用率。
6. 单一职责原则：一个类只负责一项职责，各个职责的程序改动不影响其他程序，降低类和类的耦合度。

单例模式

什么是单例模式

保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

优缺点

1. 优点
   • 活动的实例只有一个，防止其他对象对自己实例化，确保所有对象都访问一个实例
   • 提供了对唯一实例的受控访问
   • 系统内存中只有一个对象，节约系统资源，当需要频繁创建和销毁对象时，无疑可以提高系统性能。
   • 避免对共享资源的多重占用
   • 可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问
2. 缺点
   • 没有抽象层，扩展较为困难
   • 不适用于变化的对象
   • 单例类的职责过重，一定程度上违背了单一职责原则
   • 为了节省资源将数据库连接池对象设计为单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多导致连接池溢出，如果实例化对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，导致对象状态的丢失。

单例模式例子

• 应用程序的日志应用一般都是单例模式，否则不好追加显示
• 多线程的线程池，因为线程池要方便对池中的线程今昔你个控制
• Windows的任务管理器
• Windows的回收站

注意

• 不能使用反射模式创建单例，否则会实例化一个新的对象
• 使用懒汉式单例注意线程安全问题
• 懒汉式和饿汉式单例模式构造方法都是私有的，因此不能被继承

单例模式创建

• 饿汉式：类初始化时，会立即加载该对象，线程安全，效率高，基于classloader机制避免了多线程同步问题。

  public class Singleton {
      // 类加载时就初始化，可能会浪费内存
      private static Singleton instance = new Singleton();
      private Singleton(){
          
      }
      public static Singleton getInstance(){
          return instance;
      }
  }
  

• 懒汉式：类初始化时，不会初始化该对象，真正需要使用的时候才会创建该对象，具备懒加载功能，线程不安全

  public class Singleton {
      //懒汉式
      private static Singleton instance;
      private Singleton(){
          
      }
      // 此方法加上synchronized来实现线程安全
      public static Singleton getInstance(){
          if(instance == null){
              instance = new Singleton();
          }
          return instance;
      }
  }
  

• 静态内部类：延迟加载，使用classloader机制保证线程安全，需要对象时候才会加载

  public class Singleton {
      //静态内部类
      private static class SingletonHolder{
          private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
      }
      private Singleton(){
  
      }
      private static final Singleton getInstance(){
          return SingletonHolder.INSTANCE;
      }
  }
  
  

• 枚举单例：枚举本身就是单例，避免通过反射和反序列化的问题，没有延迟加载，线程安全

  public enum EnumSingle {
      INSTANCE;
      //枚举本身也是一个类
      public EnumSingle getInstance(){
          return INSTANCE;
      }
  }
  

• 双重校验锁：延迟加载、高性能、线程安全

  public class Singleton {
      // 双重校验锁
      private static volatile Singleton instance;
      //volatile防止指令重排
      // new一个对象时，
      //有开辟空间、初始化对象、将对象地址赋值给引用三步
      // 如果在没有初始化对象时，先将地址赋值，instance==null 也是返回false
      private Singleton(){
          
      }
      public static Singleton getInstance(){
          if(instance == null){
              synchronized (Singleton.class){
                  if(instance == null){
                      instance = new Singleton();
                  }
              }
          }
          return instance;
      }
  }
  
  

  参考

  菜鸟教程(https://www.runoob.com/design-pattern/singleton-pattern.html)

  博客https://blog.csdn.net/weixin_43122090/article/details/105462226