设计模式——（单例模式）

• 单例模式简介：
  单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

  这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

  注意：

  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。
  核心：
  意图：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

  主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。

  何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。

  如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。

  关键代码：构造函数是私有的。

  应用实例： 1、一个朝代只能有一个皇帝。 2、Windows 是多进程多线程的，在操作一个文件的时候，就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象，所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。 3、一些设备管理器常常设计为单例模式，比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。

  优点： 1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。 2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

  缺点：没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

  使用场景： 1、要求生产唯一序列号。 2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。 3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。

  注意事项：getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。

• 单例模式实现：

  1. 饿汉模式：

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

     描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
     优点：没有加锁，执行效率会提高。
     缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
  2. 懒汉模式：
     -线程不安全

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

     描述：这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。
     这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。出现并发时，会创建多个实例。
     -线程安全

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

     描述：这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。
     优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。
     缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。
  3. 双检锁/双重校验锁

     public class Singleton {  
     private volatile static Singleton singleton;  
      private Singleton (){}  
      public static Singleton getSingleton() {  
      //若已经创建过就直接返回对象
      if (singleton == null) {  
     //针对并发处理，若没有创建并出现并发是，加入同步锁
      synchronized (Singleton.class) {  
      //再次判断如之前线程已经创建则不需在创建。
      if (singleton == null) {  
      singleton = new Singleton();  
       }  
       }  
       }  
        return singleton;  
         }  
         }
     

     描述：这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。
     经验之谈：一般情况下，不建议使用第 2 种和第 3 种懒汉方式，建议使用第 1 种饿汉方式。如果有其他特殊的需求，可以考虑使用第 4 种双检锁方式。