案例分析：设计模式与代码的结构特性
一、单例设计模式
单例（Singleton）模式的定义：指一个类只有一个实例，且该类能自行创建这个实例的一种模式。例如，Windows 中只能打开一个任务管理器，这样可以避免因打开多个任务管理器窗口而造成内存资源的浪费，或出现各个窗口显示内容的不一致等错误。
单例模式有 3 个特点：
- 单例类只有一个实例对象；
- 该单例对象必须由单例类自行创建；
- 单例类对外提供一个访问该单例的全局访问点；
单例模式的应用场景：
- 在应用场景中，某类只要求生成一个对象的时候，如一个班中的班长、每个人的身份证号等。
- 当对象需要被共享的场合。由于单例模式只允许创建一个对象，共享该对象可以节省内存，并加快对象访问速度。如 Web 中的配置对象、数据库的连接池等。
- 当某类需要频繁实例化，而创建的对象又频繁被销毁的时候，如多线程的线程池、网络连接池等。
二、单例模式的结构
通常，普通类的构造函数是公有的，外部类可以通过“new 构造函数()”来生成多个实例。但是，如果将类的构造函数设为私有的，外部类就无法调用该构造函数，也就无法生成多个实例。这时该类自身必须定义一个静态私有实例，并向外提供一个静态的公有函数用于创建或获取该静态私有实例。其结构如下图：
三、单例模式的应用实例
问题：用懒汉式单例模式模拟产生美国当今总统对象。
分析：在每一届任期内，美国的总统只有一人，所以本实例适合用单例模式实现，下图所示是用懒汉式单例实现的结构图。
类代码如下：
1 public class SingletonLazy 2 { 3 public static void main(String[] args) 4 { 5 President zt1=President.getInstance(); 6 zt1.getName(); //输出总统的名字 7 President zt2=President.getInstance(); 8 zt2.getName(); //输出总统的名字 9 if(zt1==zt2) 10 { 11 System.out.println("他们是同一人！"); 12 } 13 else 14 { 15 System.out.println("他们不是同一人！"); 16 } 17 } 18 } 19 class President 20 { 21 private static volatile President instance=null; //保证instance在所有线程中同步 22 //private避免类在外部被实例化 23 private President() 24 { 25 System.out.println("产生一个总统！"); 26 } 27 public static synchronized President getInstance() 28 { 29 //在getInstance方法上加同步 30 if(instance==null) 31 { 32 instance=new President(); 33 } 34 else 35 { 36 System.out.println("已经有一个总统，不能产生新总统！"); 37 } 38 return instance; 39 } 40 public void getName() 41 { 42 System.out.println("我是美国总统：特朗普。"); 43 } 44 }
在这个例子中，President类中定义了一个静态President对象，保证该对象属性的全局唯一性，主程序中实例化了zt1和zt2对象，但两个对象内存区只存在一份President的拷贝，实现了单例模式的设计方法。
