單例模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式， 讓你能夠保證一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例叹话， 并提供一個(gè)訪問該實(shí)例的全局節(jié)點(diǎn)。
單例模式同時(shí)解決了兩個(gè)問題墩瞳， 所以違反了_單一職責(zé)原則_：
? ? 1.? 保證一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例驼壶。 為什么會(huì)有人想要控制一個(gè)類所擁有的實(shí)例數(shù)量？ 最常見的原因是控制某些共享資源 （例如數(shù)據(jù)庫(kù)或文件） 的訪問權(quán)限喉酌。
它的運(yùn)作方式是這樣的： 如果你創(chuàng)建了一個(gè)對(duì)象热凹， 同時(shí)過一會(huì)兒后你決定再創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象， 此時(shí)你會(huì)獲得之前已創(chuàng)建的對(duì)象泪电， 而不是一個(gè)新對(duì)象般妙。
注意， 普通構(gòu)造函數(shù)無法實(shí)現(xiàn)上述行為相速， 因?yàn)闃?gòu)造函數(shù)的設(shè)計(jì)決定了它必須總是返回一個(gè)新對(duì)象碟渺。
? 2. 為該實(shí)例提供一個(gè)全局訪問節(jié)點(diǎn)突诬。 還記得你 （好吧苫拍， 其實(shí)是我自己） 用過的那些存儲(chǔ)重要對(duì)象的全局變量嗎？ 它們?cè)谑褂蒙鲜址奖悖?但同時(shí)也非常不安全旺隙， 因?yàn)槿魏未a都有可能覆蓋掉那些變量的內(nèi)容绒极， 從而引發(fā)程序崩潰。
和全局變量一樣蔬捷， 單例模式也允許在程序的任何地方訪問特定對(duì)象垄提。 但是它可以保護(hù)該實(shí)例不被其他代碼覆蓋。
還有一點(diǎn)： 你不會(huì)希望解決同一個(gè)問題的代碼分散在程序各處的。 因此更好的方式是將其放在同一個(gè)類中铡俐， 特別是當(dāng)其他代碼已經(jīng)依賴這個(gè)類時(shí)更應(yīng)該如此摘昌。
如今， 單例模式已經(jīng)變得非常流行高蜂， 以至于人們會(huì)將只解決上文描述中任意一個(gè)問題的東西稱為單例聪黎。
03解決方案所有單例的實(shí)現(xiàn)都包含以下兩個(gè)相同的步驟：
將默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)設(shè)為私有， 防止其他對(duì)象使用單例類的
new運(yùn)算符备恤。新建一個(gè)靜態(tài)構(gòu)建方法作為構(gòu)造函數(shù)稿饰。 該函數(shù)會(huì) “偷偷” 調(diào)用私有構(gòu)造函數(shù)來創(chuàng)建對(duì)象， 并將其保存在一個(gè)靜態(tài)成員變量中露泊。 此后所有對(duì)于該函數(shù)的調(diào)用都將返回這一緩存對(duì)象喉镰。
如果你的代碼能夠訪問單例類， 那它就能調(diào)用單例類的靜態(tài)方法惭笑。 無論何時(shí)調(diào)用該方法侣姆， 它總是會(huì)返回相同的對(duì)象。
04真實(shí)世界類比政府是單例模式的一個(gè)很好的示例沉噩。 一個(gè)國(guó)家只有一個(gè)官方政府捺宗。 不管組成政府的每個(gè)人的身份是什么，? “某政府” 這一稱謂總是鑒別那些掌權(quán)者的全局訪問節(jié)點(diǎn)川蒙。
05單例模式結(jié)構(gòu)
在本例中蚜厉， 數(shù)據(jù)庫(kù)連接類即是一個(gè)單例。 該類不提供公有構(gòu)造函數(shù)畜眨， 因此獲取該對(duì)象的唯一方式是調(diào)用 獲取實(shí)例方法昼牛。 該方法將緩存首次生成的對(duì)象， 并為所有后續(xù)調(diào)用返回該對(duì)象康聂。
// 數(shù)據(jù)庫(kù)類會(huì)對(duì)`getInstance（獲取實(shí)例）`方法進(jìn)行定義以讓客戶端在程序各處
// 都能訪問相同的數(shù)據(jù)庫(kù)連接實(shí)例贰健。
class Database is
? ? // 保存單例實(shí)例的成員變量必須被聲明為靜態(tài)類型。
? ? private static field instance: Database
? ? // 單例的構(gòu)造函數(shù)必須永遠(yuǎn)是私有類型恬汁，以防止使用`new`運(yùn)算符直接調(diào)用構(gòu)
? ? // 造方法伶椿。
? ? private constructor Database() is
? ? ? ? // 部分初始化代碼（例如到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的實(shí)際連接）。
? ? ? ? // ...
? ? // 用于控制對(duì)單例實(shí)例的訪問權(quán)限的靜態(tài)方法蕊连。
? ? public static method getInstance() is
? ? ? ? if (Database.instance == null) then
? ? ? ? ? ? acquireThreadLock() and then
? ? ? ? ? ? ? ? // 確保在該線程等待解鎖時(shí)悬垃，其他線程沒有初始化該實(shí)例。
? ? ? ? ? ? ? ? if (Database.instance == null) then
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Database.instance = new Database()
? ? ? ? return Database.instance
? ? // 最后甘苍，任何單例都必須定義一些可在其實(shí)例上執(zhí)行的業(yè)務(wù)邏輯尝蠕。
? ? public method query(sql) is
? ? ? ? // 比如應(yīng)用的所有數(shù)據(jù)庫(kù)查詢請(qǐng)求都需要通過該方法進(jìn)行。因此载庭，你可以
? ? ? ? // 在這里添加限流或緩沖邏輯看彼。
? ? ? ? // ...
class Application is
? ? method main() is
? ? ? ? Database foo = Database.getInstance()
? ? ? ? foo.query("SELECT ...")
? ? ? ? // ...
? ? ? ? Database bar = Database.getInstance()
? ? ? ? bar.query("SELECT ...")
? ? ? ? // 變量 `bar` 和 `foo` 中將包含同一個(gè)對(duì)象廊佩。
07應(yīng)用場(chǎng)景
如果程序中的某個(gè)類對(duì)于所有客戶端只有一個(gè)可用的實(shí)例， 可以使用單例模式靖榕。
單例模式禁止通過除特殊構(gòu)建方法以外的任何方式來創(chuàng)建自身類的對(duì)象标锄。 該方法可以創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象， 但如果該對(duì)象已經(jīng)被創(chuàng)建茁计， 則返回已有的對(duì)象料皇。
如果你需要更加嚴(yán)格地控制全局變量， 可以使用單例模式星压。
單例模式與全局變量不同践剂， 它保證類只存在一個(gè)實(shí)例。 除了單例類自己以外娜膘， 無法通過任何方式替換緩存的實(shí)例逊脯。
請(qǐng)注意， 你可以隨時(shí)調(diào)整限制并設(shè)定生成單例實(shí)例的數(shù)量竣贪， 只需修改
獲取實(shí)例方法军洼， 即 getInstance 中的代碼即可實(shí)現(xiàn)。
你可以保證一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例演怎。
你獲得了一個(gè)指向該實(shí)例的全局訪問節(jié)點(diǎn)匕争。
-
僅在首次請(qǐng)求單例對(duì)象時(shí)對(duì)其進(jìn)行初始化。
違反了_單一職責(zé)原則颤枪。 該模式同時(shí)解決了兩個(gè)問題汗捡。
單例模式可能掩蓋不良設(shè)計(jì)淑际， 比如程序各組件之間相互了解過多等畏纲。
該模式在多線程環(huán)境下需要進(jìn)行特殊處理， 避免多個(gè)線程多次創(chuàng)建單例對(duì)象春缕。
-
單例的客戶端代碼單元測(cè)試可能會(huì)比較困難盗胀， 因?yàn)樵S多測(cè)試框架以基于繼承的方式創(chuàng)建模擬對(duì)象。 由于單例類的構(gòu)造函數(shù)是私有的锄贼， 而且絕大部分語言無法重寫靜態(tài)方法票灰， 所以你需要想出仔細(xì)考慮模擬單例的方法。 要么干脆不編寫測(cè)試代碼宅荤， 或者不使用單例模式屑迂。
09Python、Java 代碼示例
詳見次條文章
0910冯键、推薦UML使用工具
億圖圖示
初學(xué)者秒會(huì)的專業(yè)級(jí)UML圖繪制軟件惹盼。無需掌握復(fù)雜操作，可以零基礎(chǔ)輕松繪制280+種繪圖類型
Visio
11惫确、UML? 類圖關(guān)系
UML類圖非常簡(jiǎn)單手报，可以用下面的圖表示一個(gè)類：
該圖表示一個(gè)叫做Person的類蚯舱，該類有name、age掩蛤、sex三個(gè)private屬性枉昏，每個(gè)屬性的類型緊跟在冒號(hào)的后面。該類有walk和speak兩個(gè)方法揍鸟，其中walk方法是public的兄裂，而speak方法是protected的，兩個(gè)方法的返回值類型緊跟在冒號(hào)的后面阳藻。
+：公有屬性懦窘，其它類可以訪問該屬性
-：私有屬性，不能被其它類訪問（默認(rèn)為私有）
\#：保護(hù)屬性稚配，只能被本類及其派生類訪問
~：包內(nèi)可見畅涂，可以被本包中的其它類訪問
如果要表示一個(gè)接口，則用下面的圖表示：
下面介紹類與類之間的關(guān)系道川。如果按照關(guān)系的緊密程度從弱到強(qiáng)劃分午衰，類與類之間的關(guān)系包括：
依賴
關(guān)聯(lián)
聚合
組合
實(shí)現(xiàn)
繼承
依賴關(guān)系
依賴關(guān)系是所有類間關(guān)系中最弱的一種，它用下面的圖表示：
圖中的箭頭方向表示依賴的方向冒萄，上圖表示類A依賴類B臊岸。
依賴，顧名思義表示一個(gè)實(shí)體的存在必須依賴另一個(gè)實(shí)體的存在尊流∷Ы洌可以這樣認(rèn)為，如果類A依賴類B崖技，那么類A只有在類B存在的情況下逻住，才能編譯通過。
下面代碼是依賴的一個(gè)例子：
public class UserController {
private UserService userService;
public User query(Strint userId) {
User user = userService.queryUser(userId);
return user;
}
}在這段代碼迎献，UserController類同時(shí)依賴于UserService和User兩個(gè)類瞎访，可以用下面的類圖表示它們的依賴關(guān)系：
可見依賴關(guān)系大量的存在于我們的代碼中，但千萬不要在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)將全部的依賴關(guān)系都畫出來吁恍，這不僅很累扒秸，而且也沒有必要。當(dāng)梳理依賴關(guān)系時(shí)冀瓦，先要搞清楚你關(guān)注什么伴奥，想表達(dá)什么，只畫出真正需要畫的就可以翼闽。
關(guān)聯(lián)關(guān)系
關(guān)聯(lián)關(guān)系表示兩個(gè)實(shí)體間存在一定的聯(lián)系拾徙，這種聯(lián)系比依賴關(guān)系更緊密，不僅僅只是“兩個(gè)實(shí)體觸碰到”這樣松散的關(guān)系肄程。例如Student和School這兩個(gè)類锣吼，一個(gè)學(xué)生一定會(huì)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的學(xué)校选浑，那么Student和School間就存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，且它們的關(guān)系是一對(duì)多的玄叠。
用下面的UML圖表示：
關(guān)聯(lián)關(guān)系也可以用于領(lǐng)域建模古徒，例如要設(shè)計(jì)一個(gè)骰子游戲，游戲者連續(xù)投擲兩次篩子读恃，如果兩次點(diǎn)數(shù)的總數(shù)是7隧膘，則游戲者贏，否則游戲者輸寺惫≌畛裕可以用下面UML圖對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行領(lǐng)域建模，各實(shí)體間使用的就是關(guān)聯(lián)關(guān)系西雀。這也是關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種特殊用法萨驶。
聚合&組合
聚合也是一種關(guān)聯(lián)關(guān)系，但是這種關(guān)聯(lián)關(guān)系存在整體與部分的語義艇肴。例如大雁和大雁群腔呜，一只大雁是整個(gè)大雁群的一部分。這就是一種聚合關(guān)系再悼，具有has-a的語義核畴。下面的UML圖用來描述聚合關(guān)系。
組合是一種強(qiáng)聚合關(guān)系冲九，它表示整體和部分之間具有相同的生命周期谤草，同生共死。例如鳥和翅膀莺奸，鳥如果死掉了丑孩，那么它的翅膀也會(huì)跟著死掉。組合關(guān)系具有contains-a的語義憾筏。下面的UML圖用于表達(dá)組合關(guān)系嚎杨。
記憶聚合和組合UML圖畫法的小技巧：菱形就相當(dāng)于一個(gè)容器，容器指向的實(shí)體就是整體氧腰，所以上面圖中的菱形分別指向大雁群和鳥。此外刨肃，由于組合關(guān)系的緊密程度比聚合關(guān)系更強(qiáng)古拴，所以組合關(guān)系用實(shí)心菱形，聚合關(guān)系用空心菱形真友。
繼承&實(shí)現(xiàn)
繼承和實(shí)現(xiàn)都是Java中的基礎(chǔ)黄痪，比較容易理解，它們是類與類之間關(guān)系最強(qiáng)的盔然。分別用下面的UML圖表示桅打。
繼承示例：
實(shí)現(xiàn)示例：
PS：實(shí)現(xiàn)關(guān)系應(yīng)該用空心箭頭
