《java與模式》筆記(十一) 單例模式

☆ 作為對象的建立模式，單例模式確保某一個類只有一個執行個體，而且自行執行個體化並向整個系統提供這個執行個體，這個類稱為單例類。

§ 15.1 引言
☆ 一些資源管理員常常設計為單例模式，比如列印管理器、傳真管理器、通訊連接埠管理器或者一些管理內部資源如設定檔管理員等。

☆ Windows的資源回收筒是一個很好的單例的實際例子。

§ 15.2 單例模式的結構
☆ 單例模式的特點：
① 單例類只能有一個執行個體；
② 單例類必須自己建立自己的唯一執行個體；
③ 單例類必須給所有其他對象提供這一執行個體。

☆ 餓漢式單例類

public class EagerSingleton
...{
    /** *//**
     * 所謂餓漢式單例，就是直接在聲明處執行個體化自身執行個體
     */
    private static final EagerSingleton _instance = new EagerSingleton() ;
    
    /** *//**
     * 私人建構函式，確保類不會被其他用戶端執行個體化。
     */
    private EagerSingleton() ...{}
    
    /** *//**
     * 像整個應用提供唯一的執行個體。
     */
    public static EagerSingleton getInstance()
    ...{
        return _instance ;
    }
}

☆ 懶漢式單例類

public class LazySingleton
...{
    /** *//**
     * 注意，懶漢式單例並沒有在聲明處執行個體化自身的執行個體。
     */
    private static LazySingleton _instance = null ;
    
    /** *//**
     * 私人建構函式。
     */
    private LazySingleton() ...{}
    
    /** *//**
     * 取得執行個體的方法，懶漢式單例在取得執行個體的方法裡面去執行個體化自身。
     * 注意，該方法應加線程鎖，防止多線程環境下執行個體檢測混亂。
     */
    synchronized public static LazySingleton getInstance()
    ...{
        if( null == _instance )
            _instance = new LazySingleton() ;
        
        return _instance ;
    }
}

§ 15.4 單例類的狀態
☆ 單例類中可以存在一些標識目前狀態的屬性，這個時候單例類就是有狀態的，反之就是無狀態的單例類。有狀態的單例類常常用來當作狀態庫使用。

有狀態的單例類實現起來要注意幾點，一是設計的時候要考慮到多線程修改狀態的問題，必要的地方加線程鎖；二是在如EJB這樣的多JVM技術架構，或者同一個JVM中有多個類載入器的情況下，盡量避免使用有狀態的單例實現。

無狀態的單例實現通常應該設計成不變類。

§ 15.5 Java語言中的單例模式
本節舉java.lang.Runtime例，說明jkd中的單例應用。
比較有用的就是用Runtime.getRuntime().exec()來執行外部命令。

§ 15.7 不完全單例類

public class LazySingleton
...{
    /** *//**
     * 注意，懶漢式單例並沒有在聲明處執行個體化自身的執行個體。
     */
    private static LazySingleton _instance = null ;
    
    /** *//**
     * 公有的建構函式，可以直接執行個體化。
     */
    public LazySingleton() ...{}
    
    /** *//**
     * 取得執行個體的方法，懶漢式單例在取得執行個體的方法裡面去執行個體化自身。
     * 注意，該方法應加線程鎖，防止多線程環境下執行個體檢測失敗。
     */
    synchronized public static LazySingleton getInstance()
    ...{
        if( null == _instance )
            _instance = new LazySingleton() ;
        
        return _instance ;
    }
}

也叫預設執行個體模式，使用者可以選擇自己產生執行個體，也可以選擇通過Factory 方法得到的共用執行個體。這樣等於把選擇執行個體化方式的責任交給用戶端，很難保證用戶端正確使用該類。不建議作出這樣的設計。

§ 15.8 相關模式
和單例模式關係最大的莫過於多例模式和簡單原廠模式，不多寫了。

☆ 最後一節以大量的篇幅說明“雙重檢測成例”在java下行不通，覺得有點無聊。
☆ 書中的登記式單例實現，怎麼看怎麼是個不完全單例，所以沒有細研究。不知道是GOF當初就這麼實現的還是讓這老仙給改成這樣的，有點亂七八糟。
☆ 總結一下，本章最有用的知識點：
一是單例的特點；
二是懶漢和餓漢兩種單例的實現，其中懶漢式單例要注意多線程問題；
三是有狀態單例嚴格禁止在分布式應用中使用；
四是不要作出所謂的“不完全單例”設計；
五是雙重檢查成例不要用java寫。