单例模式(Singleton Pattern)

单例模式(Singleton Pattern)

目的：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它打的全局访问点。
主要解决：一个全局使用的类被频繁的创建于销毁。
何时使用：当你想控制实例数目，节省系统资源的时候。
如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。
关键代码：构造函数是私有的。
使用场景：
1.产生唯一序列号。
2.web中的计数器，不用每次刷新都在数据库增加一次，用单例存储。
3.创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如I/O与数据库的连接等。
注意事项：getInstance()方法中需要使用同步锁synchronized(Singleton.class)防止多线程同时进入造成instance被多次实例化。
优点：
1.在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是是的频繁的创建和销毁实例。
2.避免对资源的多重占用。（写文件操作）
缺点：没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

创建方式：饿汉式+懒汉式两种方式

饿汉式：程序初始化的时候就创建了类的对象，需要的时候就直接返回对象实例。

/**
     * 饿汉式
     */
    static class Singleton1 {
        private static final Singleton1 s = new Singleton1();

        private Singleton1() {
        }

        public static Singleton1 getInstance() {
            return s;
        }
    }

懒汉式：在真正需要实例化对象的时候才进行创建对象。

/**
     * 懒汉式
     */
    static class Singleton2 {
        private static Singleton2 s = null;

        private Singleton2() {
        }

        public static Singleton2 getInstance() {
            if (s == null) {
                s = new Singleton2();
            }
            return s;
        }
    }

以上两种方式是只适用于单线程，这两种方式在多线程的时候是非线程安全的。

为了在多线程的情况下使用

1. 在懒汉式方式下添加synchronized关键字，形成双检锁方式。

/**
     * 多线程环境下的懒汉式单例模式(DCL，双检锁实现)
     */
    static class Singleton3 {
        private static Singleton3 s = null;

        private Singleton3() {
        }

        public static Singleton3 getInstance() {
            if (s == null) {
                synchronized (Singleton3.class) {
                    if (s == null) {
                        s = new Singleton3();
                    }
                }
            }
            return s;
        }
    }

2. 在双检锁的基础上添加volatile关键字，形成双检锁+volatile的方式，这种方式主要是防止指令的重排序。

/**
     * 多线程环境下的懒汉式单例模式(DCL，双检锁+volatile实现)
     * 加入了volatile变量来禁止指令重排序
     */
    static class Singleton4 {
        private static volatile Singleton4 s = null;

        private Singleton4() {
        }

        public static Singleton4 getInstance() {
            if (s == null) {
                synchronized (Singleton4.class) {
                    if (s == null) {
                        s = new Singleton4();
                    }
                }
            }
            return s;
        }
    }

单例模式以上四种方式的完整代码如下：

/**
 * @author: wooch
 * @create: 2020/02/13
 */

/**
 * 单例模式
 * 分为 饿汉式和懒汉式两种
 */
public class Singleton {
    /**
     * 饿汉式
     */
    static class Singleton1 {
        private static final Singleton1 s = new Singleton1();

        private Singleton1() {
        }

        public static Singleton1 getInstance() {
            return s;
        }
    }

    /**
     * 懒汉式
     */
    static class Singleton2 {
        private static Singleton2 s = null;

        private Singleton2() {
        }

        public static Singleton2 getInstance() {
            if (s == null) {
                s = new Singleton2();
            }
            return s;
        }
    }

    /**
     * 多线程环境下的懒汉式单例模式(DCL，双检锁实现)
     */
    static class Singleton3 {
        private static Singleton3 s = null;

        private Singleton3() {
        }

        public static Singleton3 getInstance() {
            if (s == null) {
                synchronized (Singleton3.class) {
                    if (s == null) {
                        s = new Singleton3();
                    }
                }
            }
            return s;
        }
    }

        /**
         * 多线程环境下的懒汉式单例模式(DCL，双检锁+volatile实现)
         * 加入了volatile变量来禁止指令重排序
         */
        static class Singleton4 {
            private static volatile Singleton4 s = null;

            private Singleton4() {
            }

            public static Singleton4 getInstance() {
                if (s == null) {
                    synchronized (Singleton4.class) {
                        if (s == null) {
                            s = new Singleton4();
                        }
                    }
                }
                return s;
            }
        }
}