设计模式--单例模式

Java中单例模式定义：“一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供。”

构建方式

通常单例模式在Java语言中，有两种构建方式：

懒汉方式。指全局的单例实例在第一次被使用时创建。

饿汉方式。指全局的单例实例在类装载时构建。

双重锁的形式。

要点

　　显然单例模式的要点有三个：一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须向整个系统提供这个实例。

　　从具体实现角度来说，就是一下三点：一是单例模式的类只提供私有的构造函数，二是类定义中含有类的静态私有对象，三是该类提供了一个静态的公有的函数用于创建或获取它本身的静态私有对象。

单例模式的八种写法

1.饿汉式（静态常量）【可用】

public class Singleton{
 //静态常量
 private final static Singleton INSTANCE=new Singleton();
 私有的构造函数
 private Singleton(){}
 //得到实例的方法
 public static Singleton getInstance(){
  return INSTANCE;
 }
}

优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。

缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading（懒惰加载）的效果。如果从至始至终从未使用这个实例，则会造成内存的浪费。

2.饿汉式（静态代码块）【可用】

public static Singleton{
 //静态变量
 private static Singleton instance;
 //静态代码块--自己创建一个实例对象
 static {
  instance=new Singleton();
  }  
 //私有构造函数
 private Singleton() {}
 //公有的得到单一实例的方法
 public static Singleton getInstance(){
  return instance;
 }
}

这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类的实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面的一样。

3.懒汉式（线程不安全）【不可用】

public class Singleton{
 private static Singleton singleton;
 
 private Singleton() {}
 //在这里面进行实例化
 public static Singleton getInstance(){
  if(singleton==null){
    singleton=new Singleton();
  } 
 }
}

　　也就是说，在用到单例模式的对象时，才去实例化，所以在getInstance()方法中进行实例化（在需要的时候才创建）。

　　这种写法起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。如果在多线程下，一个线程进入了if(singleton==null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式。

4.懒汉式（线程安全，同步方法）【不推荐用】

public class Singleton{
 private static Singleton singleton;
 
 private Singleton() {}
 
 public static synchronized Singleton getInstance(){
  if(singleton==null){
   singleton=new Singleton();
  }
  return singleton;
 }
}

　　解决上面的第三种实现方式的线程不安全问题，做个线程同步就可以了，于是就对getInstance()方法进行了线程同步。

　　缺点：效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类的实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低要改进。

5.懒汉式（线程安全，同步代码块）【不可用】

　　

public class Singleton{
 private static Singleton singleton;
 private Singleton() {}
 
 public static Singleton getInstance(){
  if(single==null){
    synchronized (Singleton.class){
      singleton=new Singleton();
    }
   }
 }
}

　　由于第四种实现的方式同步效率太低，所以摒弃同步方法，改为同步产生实例化的代码块。但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第三种实现方法遇到的情形一致，假如一个线程进入了

if(singleton==null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。

6.双重检查【推荐使用】

public class Singleton{
 
 private static volatile Singleton singleton;

 private Singleton() {}
  
 public static Singleton getInstance(){
  if(singleton==null){
    //
    synchronized (Singleton.class){
      if(singleton==null){
        singleton=new Singleton();
      }
    }
  }
   return singleton;
 }
}

　　Double-Check概念对于多线程开发者来说不会陌生，如代码中所示，我们进行了两次的if(singleton==null)检查，这样就可以保证线程安全了。这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if(singleton==null)，直接return实例化对象。

　　优点：线程安全；延迟加载；效率较高。

 7.静态内部类【推荐用】

public class Singleton{
 //自己的私有构造函数，防止实例化
 private Singleton() {}
 //静态内部类**
 private static class SingletonInstance{
  private static final Singleton INSTANCE=new Singleton();
 }
 //因为是静态内部类，所以直接调用；--即再getInstance()中直接返回
 public static Singleton getInstance(){//且静态内部类可以使用外部类的静态成员
  return SingletonInstance.INSTANCE;
 }
}

　　这种方式跟饿汉式方式采用的机制类似，但又有不同。两者都是采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。不同的地方在饿汉式方式是只要Singleton类被装载就会实例化，没有Lazy-Loading的作用，而静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会装载SingletonInstance类，从而完成Singleton的实例化。

为什么说静态内部类的方式需要时才实例化？

　　因为先开始是加载的Singleton类，此时还没实例化，当需要时，调用getInstance方法，因为里面有内部类对外部类静态属性的访问，此时会加载SingletonInstance类，然后实例化。

　　类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM帮助我们保证看线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。

　　优点：避免了线程不安全，延迟加载，效率高。

8.枚举【推荐用】

public enum Singleton{
 INSTANCE;

 public void whateverMethod(){

 }
}

　　借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅可以避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。可能是因为枚举在JDK1.5中才添加，所以在实际项目开发中，很少见人这么写过。

　　优点：系统内存中该类只存在一个对象，节省系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能。

　　缺点：当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用new，可能会给其他开发人员造成困扰，特别是看不到源码的时候。

 

适用场合：

*需要频繁的进行创建和销毁对象；

*创建对象时耗时过多或耗费资源过多，但又不经常用到的对象；

*工具类对象；

*频繁访问数据库或文件的对象。