Java设计模式之单例模式

一、介绍　　

　　单例模式是Java23种设计模式之一，Singleton模式主要作用是保证在Java应用程序中，一个类Class只有一个实例存在。

二、特点　

　　单例模式有以下特点：
　　1、单例类只能有一个实例。
　　2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
　　3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

三、优缺点

　　优点

　　一、实例控制

　　单例模式会阻止其他对象实例化其自己的单例对象的副本，从而确保所有对象都访问唯一实例。

　　二、灵活性

　　因为类控制了实例化过程，所以类可以灵活更改实例化过程。

　　缺点

　　一、开销

　　虽然数量很少，但如果每次对象请求引用时都要检查是否存在类的实例，将仍然需要一些开销。可以通过使用静态初始化解决此问题。

　　二、可能的开发混淆

　　使用单例对象（尤其在类库中定义的对象）时，开发人员必须记住自己不能使用new关键字实例化对象。因为可能无法访问库源代码，因此应用程序开发人员可能会意外发现自己无法直接实例化此类。

　　三、对象生存期

　　不能解决删除单个对象的问题。在提供内存管理的语言中（例如基于.NET Framework的语言），只有单例类能够导致实例被取消分配，因为它包含对该实例的私有引用。在某些语言中（如 C++），其他类可以删除对象实例，但这样会导致单例类中出现悬浮引用。。

四、形式

　　一般Singleton模式通常有三种形式:

　　第一种形式:懒汉式，也是常用的形式。

 1 public class Singleton {
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 3     private static Singleton instance = null;
 4     //构造方法私有化，让其他类不能通过new Singleton()来获取Singleton对象
 5     private Singleton() {
 6 
 7     }
 8     //加synchronized是为了实现线程安全
 9     public static synchronized Singleton getInstance() {
10         if (instance == null) {
11             instance = new Singleton();
12         }
13         return instance;
14     }
15 }

注：在方法上加上了同步锁，使得在多线程的情况下可以用。例如：当两个线程同时想创建实例，由于在一个时刻只有一个线程能得到同步锁，当第一个线程加上锁以后，第二个线程只能等待。第一个线程发现实例没有创建，创建之。第一个线程释放同步锁，第二个线程才可以加上同步锁，执行下面的代码。由于第一个线程已经创建了实例，所以第二个线程不需要创建实例。保证在多线程的环境下也只有一个实例。
缺点：每次通过getInstance方法得到singleton实例的时候都有一个试图去获取同步锁的过程。而众所周知，加锁是很耗时的。能避免则避免。

　　第二种形式:饿汉式

 1 public class Singleton2 {
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 3     private static Singleton2 instance = new Singleton2();//在定义实例的同时就进行实例化
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 5     private Singleton2() {
 6 
 7     }
 8     //直接获取实例
 9     public static Singleton2 getInstance() {
10         return instance;
11     }
12 }

注：初试化静态的instance创建一次。如果我们在Singleton类里面写一个静态的方法不需要创建实例，它仍然会早早的创建一次实例。而降低内存的使用率。

缺点：没有lazy loading的效果，从而降低内存的使用率。

　　第三种形式: 双重锁的形式。

 1 public class Singleton {
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 3     private static Singleton instance = null;
 4 
 5     private Singleton() {
 6 
 7     }
 8 
 9     public static Singleton getInstance() {
10         if (instance == null) {
11             synchronized(Singleton.class){
12                 if (instance == null) {
13                     instance = new Singleton();
14                 }
15             }
16         }
17         return instance;
18     }
19 }

注：只有当instance为null时，需要获取同步锁，创建一次实例。当实例被创建，则无需试图加锁。
缺点：用双重if判断，复杂，容易出错。