设计模式 —— 单例模式

概述
实现
优缺点

概述

单例模式是 创建型 设计模式的一种。让一个类只存在一个实例，也就是不允许其他人直接调用类，而是通过方法。

定义：确保一个类最多只有一个实例，并提供一个全局访问点

适用场景：例如平时的word文档，同时将一个文件打开两份进行修改会使得其中一份修改无效，所以不可以将一份文件打开为两份，在已经点开文件的同时在点击文件只会跳转到已打开的文件中。

实现

// 需要单例的类有两种实现方法：预加载和懒加载
// 预加载
public class PreloadSingleton{
    public static PreloadSingleton instance = new PreloadSingleton();
    // 提前将对象实例化，不允许其他类实例该对象
    private PreloadSingleton(){};
    
    public static PreloadSingleton getInstance(){
        return instance;
    }
}


//懒加载
public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    
    private Singleton(){};
    
    // 不在一开始加载对象，减少系统开销，在第一次被调用时创建
    public static Singlrton getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点

优点：

全局访问点：单例模式提供了一个全局访问点，可以在程序的任何地方访问该实例，方便对实例的统一管理和调用。
节省资源：由于单例模式只创建一个实例并共享使用，可以节省系统资源，特别是在需要频繁创建和销毁对象时能够提高性能。
避免重复创建：通过单例模式可以确保一个类只有一个实例存在，避免了重复创建相同对象的情况，保证数据一致性。
懒加载：懒汉式单例模式在首次使用时才会初始化对象，延迟了对象的创建时间，提高了性能。
线程安全：合理设计单例模式可以确保在多线程环境下仍能保持实例的唯一性，避免出现竞态条件和数据不一致的情况。
控制实例个数：单例模式可以帮助开发人员限制类的实例化次数，确保符合业务逻辑或系统需求。

缺点：

对扩展不友好：单例模式会在全局范围内引入全局状态，使得后续难以扩展和调试。如果需要在系统中引入多个实例或者子类化单例类，可能需要重构代码。
可能导致性能问题：在多线程环境下，常见的单例实现方式可能需要加锁来确保线程安全，这会降低性能。在某些情况下，单例模式可能成为性能瓶颈。
隐藏依赖关系：单例模式隐藏了类之间的依赖关系，增加了代码的耦合度，使得代码难以理解和维护。
不利于单元测试：单例模式的全局状态可能会影响单元测试的可靠性，因为测试很难隔离单例对象。
违反单一职责原则：单例模式同时扮演了创建对象和管理对象生命周期的角色，违反了单一职责原则，使得代码的功能划分不清晰。

预加载：只有return语句，可以保证线程安全，但是预加载会造成一定的内存浪费

懒加载：不浪费内存，便无法保证线程安全（if内存执行代码时非原子性的）且new Singleton()也无法保证执行的顺序性（初始化内存空间→初始化对象→设置对象指向内存地址）