设计模式-单例模式（Singleton Pattern）

单例模式是什么？

对象只要利用自己的属性完成自己的任务，那该对象就是承担了责任。除了维持了自身的一致性，该对象无需承担其他任何责任。如果该对象还承担了其他责任，而其他对象又依赖于该特定对象所承担的责任，我们就需要得到该特定的对象。

单例模式的目的是什么？

将类的责任集中到唯一的单体对象中，确保该类只有一个实例，并且为该类提供一个全局访问点。

单例模式的难点：如何在系统中识别单例和保证单例的唯一性。

单例模式实现的要素

提供唯一的私有构造器，避免多个Singleton对象被创建，
使用静态域来维护实例。将Singleton对象作为单例类的一个静态域实例化。使用保存唯一实例的static变量，其类型本身就是单例类型本身，需要的话用final修饰，使其不能够被重载。
使用static 方法来监视实例的创建。

单例模式的适用场景

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。

单例模式的优缺点

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。

单例模式的几种实现方式

饿汉模式（静态常量）

package myDesignPatternsTest.singleton;

/**
 * 饿汉模式(静态常量)
 */
public class OneTest {
    //私有的静态常量
    private final static  OneTest ONE_TEST=new OneTest();
    //私有的构造器
    private OneTest() {
    }
    //公有的静态获取方法
    public static OneTest getOneTest() {
        return ONE_TEST;
    }
}

优点：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，没有达到动态加载的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。

饿汉模式（静态域）

package myDesignPatternsTest.singleton;

/**
 * 饿汉式（静态代码块）
 */
public class TwoTest {
    //私有的静态变量
    private static TwoTest TwoTest;
    //静态块生成单例
    static{
        TwoTest=new TwoTest();
    }
    //私有的构造器
    private TwoTest() {
    }
    //公共的获取获取
    public TwoTest  getTwoTest() {
        return TwoTest;
    }
}

这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类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。优缺点和上面是一样的。

懒汉模式（线程不安全的）

package myDesignPatternsTest.singleton;

/**
 * 懒汉式(线程不安全)
 */
public class ThreeTest {
    //私有的静态变量
    private static ThreeTest threeTest;
    //私有的构造器
    private ThreeTest(){};
    //公开的获取方法
    public static ThreeTest getThreeTest() {
        //判断实例化
        if (threeTest==null){
            threeTest=new ThreeTest();
        }
        return threeTest;
    }
}

这种写法起到了动态加载的效果，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 (threeTest == 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。

懒汉模式（线程安全，同步方法）
```
package myDesignPatternsTest.singleton;

/**
 * 懒汉模式（线程安全，同步方法）
 */
public class Fourtest {
    private static Fourtest fourtest;

    private Fourtest() {
    }
    //上了一个同步锁
    public static synchronized Fourtest getFourtest() {
        //判断实例化
        if (fourtest==null){
            fourtest=new Fourtest();
        }
        return fourtest;
    }
}
```
解决上面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getFourtest()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getFourtest()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，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低要改进。
懒汉模式（线程安全，同步静态域）
```
package myDesignPatternsTest.singleton;

/**
 * 5、懒汉式(线程安全，同步代码块）
 */
public class FiveTest {
    private static FiveTest fiveTest;
    private FiveTest(){

    }

    public static FiveTest getFiveTest() {
        if (fiveTest==null){
            synchronized (FiveTest.class){
                fiveTest=new FiveTest();
            }
        }
        return fiveTest;
    }
}
```
由于第四种实现方式同步效率太低，所以摒弃同步方法，改为同步产生实例化的的代码块。但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致，假如一个线程进入了if (fiveTest== 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。

双重检查

package myDesignPatternsTest.singleton;

/**
 * 双重检查型
 */
public class SixTest {
    private  static  SixTest sixTest;
    private SixTest(){

    }

    public static SixTest getSixTest() {
        if (sixTest==null){
            synchronized (SixTest.class){
                if (sixTest==null){
                    sixTest=new SixTest();
                }
            }
        }
        return sixTest;

    }
}

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if (sixTest== 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 (sixTest == null)，直接return实例化对象。

优点：线程安全；延迟加载；效率较高。

静态内部类
```
package myDesignPatternsTest.singleton;

/**
 * 静态内部类
 */
public class SevenTest {
     //私有构造器
    private   SevenTest(){

    }
    //静态内部类
    private static  class SevenTestIntance{
        private static  final  SevenTest SEVEN_TEST=new SevenTest();

    }
    public  static  SevenTest getSevenTest(){
             return  SevenTestIntance.SEVEN_TEST;
    }
}
```
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，没有动态加载的作用，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。

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帮助我们保证了线程的安全性，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。
枚举实现单例

用的太少了。

设计模式-单例模式（Singleton Pattern）

猜你喜欢