单例模式

简介

- 单例模式是最常用到的设计模式之一，其定义是单例对象的类只能允许一个实例存在
- 许多时候整个系统只需要拥有一个全局对象，这样有利于我们协调整体的行为。比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象在通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。

基本的实现思路

- 单例模式要求类能够有返回对象一个引用（永远是同一个）和一个获得该实例的方法（必须是静态方法，通常使用getInstance这个名称）。
- 单例的实现主要通过以下两个步骤：
  1. 将该类的构造方法定义为私有方法，这样其他处的代码就无法通过调用该类的构造方法来实例化该类的对象，只有通过该类提供的静态方法来得到该类的唯一实例；
  2. 在该类内提供一个静态方法，当我们调用这个方法时，如果类持有的引用不为空就返回这个引用，如果类保持的引用为空就创建该类的实例并将实例的引用赋予该类保持的引用。

注意事项

单例模式在多线程的应用场合下必须小心使用。如果当唯一实例尚未创建时，有两个线程同时调用创建方法，那么它们同时没有检测到唯一实例的存在，从而同时各自创建了一个实例，这样就有两个实例被构造出来，从而违反了单例模式中实例唯一的原则。解决这个问题的办法是为指示类是否已经实例化的变量提供一个互斥锁（虽然这样会降低效率）。

单例模式的八种写法

1. 饿汉式（静态常量）【可用】

    public class Singleton {
        private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
        private Singleton() {}
        public static Singleton getInstance() {
            return INSTANCE;
        }
    }

- 优点：写法简单，在类装载的时候就完成了实例化。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的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。例如当类中有其它公有静态方法，我们只想调用该静态方法而不想创建对象时，第一调用该方法时类仍会创建实例。

2. 饿汉式（静态代码块）【可用】

    public class Singleton {
        private static Singleton instance;
        static {
            instance = new Singleton();
        }
        private Singleton() {}
        public static Singleton getInstance() {
            return instance;
        }
    }

- 实现方式和上面的方式相似，只不过将实例化的过程放在了静态代码块中。优缺点同上

3. 懒汉式（线程不安全）【不可用】

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

- 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i(singleton == null）判断语句，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。

4. 懒汉式（线程安全，同步方法）【不推荐用】

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

- 优点：解决了线程同步的问题
- 缺点：效率太低，每个线程在想获得实例的时候，执行getInstance方法都要进行同步。

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 Sinleton getInstance() {
            if (singleton == null) {
                synchronized (Singleton.class) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
            return singleton;
        }
    }

- 和第3种方式同样的问题

6. 双重检查【推荐用】

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

- Double-Check
- 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 {
        private Singleton() {}
        private static class SingletonInstance {
            private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
        }
        public static Singleton getInstance() {
            return SingletonInstance.INSTANCE;
        }
    }

- 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，在这里JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程时无法进入的
- 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() {}
    }

优点

系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，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的对象
- 创建对象时耗时过多或耗费资源过多，但又经常用到的对象
- 工具类对象
- 频繁访问数据库或文件的对象

单例模式

简介

- 单例模式是最常用到的设计模式之一，其定义是单例对象的类只能允许一个实例存在
- 许多时候整个系统只需要拥有一个全局对象，这样有利于我们协调整体的行为。比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象在通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。

基本的实现思路

- 单例模式要求类能够有返回对象一个引用（永远是同一个）和一个获得该实例的方法（必须是静态方法，通常使用getInstance这个名称）。
- 单例的实现主要通过以下两个步骤：
  1. 将该类的构造方法定义为私有方法，这样其他处的代码就无法通过调用该类的构造方法来实例化该类的对象，只有通过该类提供的静态方法来得到该类的唯一实例；
  2. 在该类内提供一个静态方法，当我们调用这个方法时，如果类持有的引用不为空就返回这个引用，如果类保持的引用为空就创建该类的实例并将实例的引用赋予该类保持的引用。

注意事项

单例模式在多线程的应用场合下必须小心使用。如果当唯一实例尚未创建时，有两个线程同时调用创建方法，那么它们同时没有检测到唯一实例的存在，从而同时各自创建了一个实例，这样就有两个实例被构造出来，从而违反了单例模式中实例唯一的原则。解决这个问题的办法是为指示类是否已经实例化的变量提供一个互斥锁（虽然这样会降低效率）。

单例模式的八种写法

1. 饿汉式（静态常量）【可用】

    public class Singleton {
        private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
        private Singleton() {}
        public static Singleton getInstance() {
            return INSTANCE;
        }
    }

- 优点：写法简单，在类装载的时候就完成了实例化。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的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。例如当类中有其它公有静态方法，我们只想调用该静态方法而不想创建对象时，第一调用该方法时类仍会创建实例。

2. 饿汉式（静态代码块）【可用】

    public class Singleton {
        private static Singleton instance;
        static {
            instance = new Singleton();
        }
        private Singleton() {}
        public static Singleton getInstance() {
            return instance;
        }
    }

- 实现方式和上面的方式相似，只不过将实例化的过程放在了静态代码块中。优缺点同上

3. 懒汉式（线程不安全）【不可用】

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

- 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i(singleton == null）判断语句，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。

4. 懒汉式（线程安全，同步方法）【不推荐用】

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

- 优点：解决了线程同步的问题
- 缺点：效率太低，每个线程在想获得实例的时候，执行getInstance方法都要进行同步。

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 Sinleton getInstance() {
            if (singleton == null) {
                synchronized (Singleton.class) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
            return singleton;
        }
    }

- 和第3种方式同样的问题

6. 双重检查【推荐用】

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

- Double-Check
- 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 {
        private Singleton() {}
        private static class SingletonInstance {
            private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
        }
        public static Singleton getInstance() {
            return SingletonInstance.INSTANCE;
        }
    }

- 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，在这里JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程时无法进入的
- 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() {}
    }

优点

系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，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的对象
- 创建对象时耗时过多或耗费资源过多，但又经常用到的对象
- 工具类对象
- 频繁访问数据库或文件的对象