什么是单例模式
保证在一个Jvm中，只能存在一个实例，保证对象的唯一性。 保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该全局访问点。
单例模式的应用场景
Spring框架(默认是单例的)、Servlet、Struts2、SpringMvc、连接池、线程池、枚举、常量。
1. Windows的Task Manager（任务管理器）就是很典型的单例模式（这个很熟悉吧），想想看，是不是呢，你能打开两个windows task manager吗？ 不信你自己试试看哦~
2. windows的Recycle Bin（回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站一直维护着仅有的一个实例。
3. 网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。
4. 应用程序的日志应用，一般都何用单例模式实现，这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态，因为只能有一个实例去操作，否则内容不好追加。
5. Web应用的配置对象的读取，一般也应用单例模式，这个是由于配置文件是共享的资源。
6. 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式，因为数据库连接是一种数据库资源。数据库软件系统中使用数据库连接池，主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗，这种效率上的损耗还是非常昂贵的，因为何用单例模式来维护，就可以大大降低这种损耗。
7. 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。
8. 操作系统的文件系统，也是大的单例模式实现的具体例子，一个操作系统只能有一个文件系统。
9. HttpApplication 也是单位例的典型应用。熟悉ASP.Net(IIS)的整个请求生命周期的人应该知道HttpApplication也是单例模式，所有的HttpModule都共享一个HttpApplication实例.
单例优缺点
优点：
1.在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就 防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例
2.单例模式具有一定的伸缩性，类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
3.提供了对唯一实例的受控访问。
4.由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以 节约系统资源，当 需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。
5.允许可变数目的实例。
6.避免对共享资源的多重占用。
缺点：
1.不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
2.由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
3.单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
4.滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。
单例创建方式
- 饿汉式：类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高。
- 懒汉式：类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象,具备懒加载功能。
- 静态内部类方式：结合了懒汉式和饿汉式各自的优点，真正需要对象的时候才会加载，加载类是线程安全的。
- 枚举方式：使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、调用效率高，枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障(单例)! 避免通过反射和反序列化的漏洞，缺点没有延迟加载。
- 双重检测锁方式 (因为JVM本质重排序的原因，可能会初始化多次，不推荐使用)
单例模式创建的方法
饿汉式创建单例模式
package com.example.demo.singleton;
import org.apache.catalina.User;
/**
* 饿汉式
* 类初始化的时候就会创建对象，天生线程安全的 调用效率比较高
* 如果存在不使用对象的时候，会浪费内存
*/
public class UserInfo {
/**
* 1.构造函数私有化
*/
private UserInfo() {
}
/**
* userInfo 对象存在于永久区
* 垃圾回收机制不会回收
*/
private static final UserInfo userInfo = new UserInfo();
/**
* 为什么不会产生线程安全问题
* 因为userInfo 对象加了 static 和 final 关键字 static 共享、final 不可改变
*/
public static UserInfo getInstance() {
return userInfo;
}
public static void main(String[] args) {
UserInfo userInfo = getInstance();
UserInfo userInfo1 = getInstance();
System.out.println(userInfo == userInfo1);
}
}
懒汉式创建单例模式
package com.example.demo.singleton;
/**
* 懒汉式 创建单例模式
* 类加载的时候不会创建对象、真正需要的时候才会(加载)创建、天生线程不安全、需要解决线程安全问题、效率较低
*/
public class UserInfo02 {
/**
* 类加载的时候不会创建对象
*/
private static UserInfo02 userInfo02;
/**
* 构造函数私有化
*/
private UserInfo02() {
}
/**
* 存在线程安全性问题 多个线程同时访问 UserInfo02 对象时，可能会创建多个对象。
* 解决方法：添加 synchronized 关键字，保证线程安全问题。但是效率降低了，因为 synchronized 阻塞的 只能保证一个对象访问。
*/
public synchronized static UserInfo02 getInstance() {
if (userInfo02 == null) {
userInfo02 = new UserInfo02();
}
return userInfo02;
}
public static void main(String[] args) {
UserInfo02 instance = getInstance();
UserInfo02 instance1 = getInstance();
System.out.println(instance == instance1);
}
}
枚举的用法
package com.example.demo.singleton;
/**
* 枚举
* 本身也是单例的
*/
public enum HttpEnum {
/**
* 成功响应码
*/
HTTP_200(200,"请求成功!"),
/**
* 错误响应吗
*/
HTTP_500(500,"请求失败!");
private Integer code;
private String msg;
HttpEnum(Integer code, String msg) {
System.out.println("初始化HttpEnum...");
this.code=code;
this.msg=msg;
}
public Integer getCode() {
return code;
}
public void setCode(Integer code) {
this.code = code;
}
public String getMsg() {
return msg;
}
public void setMsg(String msg) {
this.msg = msg;
}
public static void main(String[] args) {
// 一个 HttpEnum.HTTP_200 只会初始化一次
System.out.println(HttpEnum.HTTP_200.getCode());
System.out.println(HttpEnum.HTTP_200.getCode());
System.out.println(HttpEnum.HTTP_200.getMsg());
System.out.println(HttpEnum.HTTP_200.getMsg());
// 一个 HttpEnum.HTTP_500 也会初始化一次
System.out.println(HttpEnum.HTTP_500.getCode());
System.out.println(HttpEnum.HTTP_500.getCode());
System.out.println(HttpEnum.HTTP_500.getMsg());
System.out.println(HttpEnum.HTTP_500.getMsg());
}
}
使用枚举方式创建单例模式
package com.example.demo.singleton;
/**
* 使用 枚举 创建单例模式
*/
public class UserInfo03 {
/**
* 私有构造函数
*/
private UserInfo03() {
}
public static UserInfo03 getInstance() {
return SingletonsEnum.INSTANCEOF.getInstance();
}
/**
* 枚举本身就是单例的
*/
static enum SingletonsEnum {
INSTANCEOF;
private UserInfo03 userInfo03;
private SingletonsEnum() {
userInfo03 = new UserInfo03();
}
public UserInfo03 getInstance() {
return userInfo03;
}
}
public static void main(String[] args) {
UserInfo03 instance = UserInfo03.getInstance();
UserInfo03 instance1 = UserInfo03.getInstance();
System.out.println(instance == instance1);
}
}
双重检验锁模式
package com.example.demo.singleton;
/**
* 双重检验锁方式实现单例方式
*/
public class UserInfo04 {
/**
* 类加载的时候不会创建对象
*/
private static UserInfo04 userInfo04;
/**
* 构造函数私有化
*/
private UserInfo04() {
}
/**
* 线程安全 效率低
*/
public static UserInfo04 getInstance() {
if (userInfo04 == null) {
synchronized (UserInfo04.class) {
if (userInfo04 == null) {
// 可能会产生重排序问题
userInfo04 = new UserInfo04();
}
}
}
return userInfo04;
}
public static void main(String[] args) {
UserInfo04 instance = getInstance();
UserInfo04 instance1 = getInstance();
System.out.println(instance == instance1);
}
}
使用静态内部类方式
package com.example.demo.singleton;
/**
* 使用静态内部类方式实现单例
*/
public class UserInfo05 {
/**
* 空的构造方法
*/
private UserInfo05() {
System.out.println("类初始化...");
}
/**
* 内部类在什么时候会初始化：需要外部类调用内部类才会初始化的
*/
public static class SingletonClassInstance {
public static final UserInfo05 userInfo = new UserInfo05();
}
public static UserInfo05 getInstances() {
return SingletonClassInstance.userInfo;
}
public static void main(String[] args) {
UserInfo05 instances = getInstances();
UserInfo05 instances1 = getInstances();
System.out.println(instances == instances1);
}
}
懒汉式和饿汉式的优缺点
饿汉式
优点：天生线程安全、执行效率高。
缺点：如果我不使用该对象，比较占内存，没有延迟加载。
懒汉式
优点：占内存小、具有延迟加载功能。
缺点：线程不安全、加载后执行效率低、会进行阻塞、等待。
静态内部类结合懒汉式和饿汉式优点具有延迟加载、天生线程安全、真正需要时才会创建。
如何选择单例创建方式
如果不需要延迟加载单例，可以使用枚举或者饿汉式，相对来说枚举性能好于饿汉式。
如果需要延迟加载，可以使用静态内部类或者懒汉式，相对来说静态内部类好于懒汉式。
最好使用饿汉式